JP2019131899A - 紡糸延伸装置 - Google Patents

Abstract

【課題】紡糸延伸装置の保温箱内に板状部材が設けられている場合に、加熱ローラの軸方向において保温箱内の気流が不均一になることを抑える。【解決手段】前面が扉部２７とされている保温箱の背面から前方に突出し、且つ、閉状態の扉部２７から離間配置される板状部材４１が設けられている。この板状部材４１の前端と閉状態の扉部２７との間の隙間を、シール部材６１によって塞ぐ。これによって、加熱ローラの軸方向（前後方向）における気流が不均一になることを抑えることができる。【選択図】図５

Description

本発明は、糸を延伸する紡糸延伸装置に関する。

例えば、特許文献１には、前面が扉部とされている保温箱内に、糸を加熱するための複数の加熱ローラ（ゴデットローラ）が配置された紡糸延伸装置が開示されている。複数の加熱ローラは、軸方向が前後方向と平行になるように配置されており、その外周面には複数の糸が軸方向に並んだ状態で巻き掛けられる。また、この紡糸延伸装置には、保温箱の背面から前方の扉部に向かって突出するように複数の板状部材が配置されている。これらの板状部材は、整流板として機能したり、保温箱内の高温空間と低温空間とを仕切る仕切板として機能したりする。

特開２０１５−５５０２０号公報

保温箱内に配置された板状部材が前方に突出しすぎていると、扉部を閉めるときに扉部が板状部材と接触し、扉部をきちんと閉められなくなる。このため、板状部材は閉状態の扉部から離間配置されている。これによって、板状部材の前端と閉状態の扉部との間には隙間が確保され、扉部が板状部材と接触することを防止できる。

しかしながら、板状部材と扉部との間に隙間があると、この隙間を空気が流れることにより気流が生じる。この気流は保温箱内の前端部に生じるため、前部の気流に大きな影響を及ぼし、後部の気流に対する影響は相対的に小さい。このため、保温箱内の気流を前後方向において不均一にさせる要因となっていた。加熱ローラに巻き掛けられている複数の糸は、加熱ローラの軸方向（前後方向）に並んでいるため、気流が前後方向において不均一になると、各糸に対する気流の作用に大きな差が生じ、糸の品質にばらつきが生じるおそれがあった。

以上の課題に鑑みて、本発明に係る紡糸延伸装置は、保温箱内に板状部材が設けられている場合に、加熱ローラの軸方向において保温箱内の気流が不均一になることを抑えることを目的とする。

本発明は、所定方向の一方側の壁面が扉部とされている保温箱と、軸方向が前記所定方向と平行となるように前記保温箱内に配置されており、複数の糸が前記軸方向に並んだ状態で外周面に巻き掛けられる加熱ローラと、前記保温箱の前記所定方向の他方側の壁面から前記一方側に突出し、且つ、閉状態の前記扉部から離間配置される板状部材と、前記板状部材の前記一方側の端と閉状態の前記扉部との間の隙間を塞ぐシール部材と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、板状部材の一方側の端と閉状態の扉部との間の隙間を塞ぐシール部材が設けられているので、板状部材と扉部との間に気流が生じることがない。したがって、加熱ローラの軸方向において保温箱内の気流が不均一になることを抑えることができる。

本発明において、前記保温箱には、前記保温箱に前記複数の糸を導入するための導入口が形成されており、前記板状部材として、前記導入口と前記加熱ローラとの間に第１整流板が配置されており、前記第１整流板に対して前記シール部材が設けられているとよい。

第１整流板と扉部との間に隙間があると、導入口付近の冷たい空気がこの隙間を通って加熱ローラ側に流れ込んだり、加熱ローラ周辺の温かい空気がこの隙間を通って逃げたりすることで、加熱ローラの消費電力が増加するおそれがある。そこで、第１整流板に対してシール部材を設けることで、第１整流板と扉部との間における空気の流れを遮断し、加熱ローラの消費電力の増加を抑えることができる。

本発明において、前記保温箱には、前記保温箱から前記複数の糸を導出するための導出口が形成されており、前記板状部材として、前記導出口と前記加熱ローラとの間に第２整流板が配置されており、前記第２整流板に対して前記シール部材が設けられているとよい。

第２整流板と扉部との間に隙間があると、導出口付近の冷たい空気がこの隙間を通って加熱ローラ側に流れ込んだり、加熱ローラ周辺の温かい空気がこの隙間を通って逃げたりすることで、加熱ローラの消費電力が増加するおそれがある。そこで、第２整流板に対してシール部材を設けることで、第２整流板と扉部との間における空気の流れを遮断し、加熱ローラの消費電力の増加を抑えることができる。

本発明において、前記加熱ローラとして、延伸前の糸を加熱する予熱ローラと、前記予熱ローラよりも糸走行方向下流側に配置され、前記予熱ローラよりも高温且つ高速に設定された調質ローラと、が配置されており、前記板状部材として、前記予熱ローラと前記調質ローラとの間に仕切板が配置されており、前記仕切板に対して前記シール部材が設けられているとよい。

仕切板と扉部との間に隙間があると、高温の調質ローラ側から低温の予熱ローラ側へと意図せずに熱が移動し、予熱ローラが設定温度を超えてしまうおそれがある。そこで、仕切板に対してシール部材を設け、調質ローラ側から予熱ローラ側への熱移動を抑えることで、予熱ローラの温度が上昇しすぎることを抑えることができる。

本発明において、糸走行方向に複数の前記予熱ローラが設けられており、前記複数の予熱ローラのうち最も糸走行方向下流側に配置された最終予熱ローラと、前記調質ローラとの間に配置された前記仕切板に対して、前記シール部材が設けられているとよい。

複数の予熱ローラが設けられている場合、各予熱ローラで糸は順次加熱されるため、最終予熱ローラでは糸の加熱によって消費される熱量が少ない。また、最終予熱ローラは調質ローラの近くに配置される。したがって、最終予熱ローラは他の予熱ローラと比べて、調質ローラからの熱の影響で温度が上昇しやすい。さらに、最終予熱ローラと調質ローラとの間で糸が延伸されるため、最終予熱ローラの温度制御は特に精度が要求される。そこで、最終予熱ローラと調質ローラとの間の仕切板に対してシール部材を設ければ、最終予熱ローラの温度が上昇しすぎることを抑え、最終予熱ローラの温度を精度よく制御することが可能となる。

本発明において、前記仕切板よりも前記予熱ローラが配置されている側の低温空間と、前記仕切板よりも前記調質ローラが配置されている側の高温空間とを連通させる連通流路が、前記軸方向において前記複数の糸が並んでいる領域にわたって形成されているとよい。

上述のように、仕切板に対してシール部材を設けることで、予熱ローラの温度が上昇しすぎることを抑えることができる。しかし、その反面、調質ローラからの熱を予熱ローラの加熱に有効利用できないという副作用もある。そこで、予熱ローラ側の低温空間と調質ローラ側の高温空間との間に連通流路を適切に設けることで、予熱ローラの温度が上昇しすぎることを抑えつつ、調質ローラからの熱を予熱ローラの加熱に有効利用することができる。この連通流路は、軸方向において複数の糸が並んでいる領域にわたって形成されている。したがって、連通流路に生じる気流による各糸への影響を概ね均一化することができ、糸の品質のばらつきを抑えることができる。

本発明において、前記連通流路は、前記予熱ローラと前記調質ローラとの間の糸道とは異なる位置に形成された流路であるとよい。

このように、連通流路を糸道とは別に設けることにより、糸の走行に伴う随伴流によって熱が低温空間から高温空間に逆流することを防止でき、高温空間から低温空間へ熱を効率的に移動させることができる。

本発明において、前記連通流路は、前記保温箱の前記所定方向に平行な壁面と前記仕切板との間に形成されているとよい。

こうすれば、保温箱の壁面に沿って連通流路内を空気が流れやすくなり、高温空間から低温空間へ熱を効率的に移動させることができる。

本発明において、前記保温箱の前記所定方向に平行な壁面のうち前記連通流路よりも前記調質ローラ側の位置から前記調質ローラの外周面に向かって延びる遮断部材が設けられており、前記調質ローラの外周面のうち前記遮断部材の先端部に対向する部分が前記連通流路から遠ざかるように、前記調質ローラは回転しているとよい。

このような構成によれば、糸の走行に伴う随伴流が遮断部材によって遮られ、随伴流に含まれる熱が連通流路から遠ざかる方向に逃げるのを抑えることができる。したがって、高温空間から低温空間へ熱を効率的に移動させることができる。

本発明において、前記連通流路の流路面積を変更するためのシャッターが設けられているとよい。

このような構成によれば、シャッターの開度を調整することによって、連通流路を流れる空気の流量を制御することができ、ひいては高温空間から低温空間への熱の移動量を調整することができる。最適な熱の移動量は、糸の種類に応じて決まる各ローラの設定温度や外気温等の条件によって変化する可能性がある。このような場合でも、条件に応じてシャッターの開度を調整することで、条件にかかわらず、予熱ローラの温度を良好に制御しつつ、消費電力を抑えることができる。

本発明において、前記シール部材は、前記板状部材に取り付けられているとよい。

シール部材を扉部に取り付けることも可能であるが、そうすると、シール部材を板状部材の位置に合わせて正確に位置決めを行う必要がある。一方、シール部材を板状部材に取り付ければ、シール部材の位置決めの必要がなく、シール部材の取付作業が簡単となる。

本発明において、前記シール部材は、前記板状部材の前記一方側の端に沿って長手方向に延びており、前記シール部材は、前記長手方向に直交する断面がＵ字形状の固定部を有するとよい。

このような構成によれば、Ｕ字形状の固定部で板状部材の一方側の端部を挟み込むことで、シール部材を簡単に板状部材に取り付けることができる。

本発明において、前記固定部は、前記長手方向に直交する断面がＵ字形状のＵ字部と、前記Ｕ字部のＵ字形状に沿って設けられた塑性変形可能な金属部材と、を有し、前記Ｕ字部で前記板状部材を挟み込むように前記Ｕ字部を変形させたときに、前記金属部材が塑性変形するとよい。

このような構成によれば、Ｕ字部で板状部材の一方側の端部を挟み込んだ状態を良好に維持することができ、シール部材が板状部材から外れることを回避できる。

本発明において、前記固定部は、前記Ｕ字部の内側に突出する爪部をさらに有するとよい。

このような構成によれば、Ｕ字部で板状部材の一方側の端部を挟み込むときに、爪部が変形して板状部材に密着することにより、Ｕ字部と板状部材との間の気密性を高めることができる。

本発明において、前記シール部材は、前記板状部材の前記一方側の端と前記扉部との間に中空状のシール部を有するとよい。

このような構成によれば、扉部を閉めたときに、シール部が押しつぶされるように変形しやすい。このため、シール部材による気密性が高まり、板状部材と扉部との間の隙間に気流が生じることをより確実に防止できる。

本発明において、前記シール部材はシリコンゴム製であるとよい。

シリコンゴムは耐熱性に優れているため、保温箱の内部が高温となる紡糸延伸装置でも好適に使用できる。

本実施形態の紡糸延伸装置を備える紡糸引取機を示す模式図である。 紡糸延伸装置を詳細に示す図である。 保温箱の斜視図である。 シール部材の断面図である。 シール部材の取付態様を示す断面図である。 流体解析の結果を示す図である。 連通流路付近の拡大図である。 上側シャッターの上面図である。 検証実験の結果を示す表である。

［紡糸引取機］
本発明に係る紡糸延伸装置の実施形態について説明する。図１は、本実施形態の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に示すように、紡糸引取機１は、紡糸装置２から連続的に紡出されたポリエステル等の溶融繊維材料が固化して形成された複数の糸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。なお、図１に示した方向が紡糸引取機１の方向を示すものと定義する。

紡糸装置２は、ポリエステル等の溶融繊維材料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２０の内部に複数のゴデットローラ３１〜３５が設けられた構成となっている。紡糸延伸装置３については、後で詳細に説明する。

紡糸延伸装置３で延伸された複数の糸Ｙは、案内ローラ１２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１３やコンタクトローラ１４等を備えている。ボビンホルダ１３は、図１の紙面奥行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１３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１３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１４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］
図２は、紡糸延伸装置３を詳細に示す図であり、図３は、保温箱２０の斜視図である。紡糸延伸装置３は、保温箱２０と、保温箱２０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３１〜３５と、を有する。図３に示すように、保温箱２０は、上面部２１、右側面部２２、右下傾斜部２３、左側面部２４、左下傾斜部２５、背面部２６、及び、扉部２７によって箱状に形成されている。扉部２７は、左側面部２４に不図示のヒンジを介して取り付けられており、このヒンジを中心に前後方向に揺動することで開閉可能となっている。右側面部２２の下部には、複数の糸Ｙを保温箱２０の内部に導入するための導入口２０ａが形成されている。右側面部２２の上部には、複数の糸Ｙを保温箱２０の外部に導出するための導出口２０ｂが形成されている。

ゴデットローラ３１〜３５は、不図示のモータによって回転駆動されるとともに、不図示のヒータを有する加熱ローラである。加熱ローラ３１〜３５は、その軸方向が前後方向（本発明の「所定方向」）と平行となるように、保温箱２０の背面部２６から扉部２７に突出した態様で配置されている。加熱ローラ３１〜３５は、図２の矢印の方向にそれぞれ回転している。導入口２０ａから保温箱２０の内部に導入された複数の糸Ｙは、加熱ローラ３１〜３５の外周面に軸方向に並んだ状態で巻き掛けられており、最終的に導出口２０ｂから保温箱２０の外部に導出される。

下側３つの加熱ローラ３１〜３３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、これらの表面温度は、糸Ｙのガラス転移点以上の温度（例えば８０℃程度）に設定されている。一方、上側２つの加熱ローラ３４、３５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、これらの表面温度は、予熱ローラ３１〜３３の表面温度よりも高い温度（例えば１３０〜１４０℃程度）に設定されている。また、調質ローラ３４、３５の回転速度すなわち糸送り速度は、予熱ローラ３１〜３３よりも速くなっている。

導入口２０ａを介して保温箱２０の内部に導入された複数の糸Ｙは、まず、予熱ローラ３１〜３３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、予熱ローラ３３と調質ローラ３４との間の糸送り速度の差によって延伸される。複数の糸Ｙは、調質ローラ３４、３５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２０ｂを介して保温箱２０の外部に導出される。

保温箱２０の内部には、板状部材４１〜４４が配設されている。板状部材４１〜４４は、保温箱２０の内部における空気の流れを整流する「整流板」として機能する。具体的には、板状部材４１〜４４は、保温箱２０の内部における導入口２０ａから導出口２０ｂに至る空気の流れが、概ね糸走行方向に沿ったものとなるように配置されている。また、板状部材４２、４３は、低温の予熱ローラ３１〜３３が配置された下部の低温空間と、高温の調質ローラ３４、３５が配置された上部の高温空間との間に配置されている。つまり、板状部材４２、４３は、高温空間と低温空間とを仕切る「仕切板」としても機能する。

さらに、保温箱２０の内部には、遮断部材５１〜５４が配設されている。遮断部材５１〜５４は、調質ローラ３４又は３５の外周面に向かって延びており、その先端部は調質ローラ３４又は３５の外周面に近接している。保温箱２０の内部では、複数の糸Ｙの走行に伴って随伴流が生じるが、この随伴流が増幅しながら糸走行方向下流側に進むと、導出口２０ｂから多くの熱が逃げてしまい、保温箱２０による保温効果が低下する。そこで、遮断部材５１〜５４によって随伴流を遮断し、随伴流の増幅を抑えることで、保温効果の低下を抑えている。なお、遮断部材５１、５２、５４は、調質ローラ３４、３５への糸掛けの支障とならないように、基部を中心に揺動可能に構成されている。詳細については、特開２０１６−２１６８８２号公報を参照されたい。

［保温箱内の気流の改善］
板状部材４１〜４４は、保温箱２０の背面部２６から前方に突出するように配設されている。扉部２７を閉めるときに扉部２７が板状部材４１〜４４の前端に接触しないよう、板状部材４１〜４４は閉状態の扉部２７から離間配置されている。しかしそうすると、板状部材４１〜４４の前端と閉状態の扉部２７との間に気流が生じ、その結果、保温箱２０内の気流が前後方向において不均一になるという問題があった。加熱ローラ３１〜３５に巻き掛けられている複数の糸Ｙは、加熱ローラ３１〜３５の軸方向（前後方向）に並んでいる。このため、保温箱２０内の気流が前後方向において不均一になると、各糸Ｙに対する気流の作用に大きな差が生じ、糸Ｙの品質にばらつきが生じるおそれがあった。

そこで、本実施形態では、板状部材４１〜４４の前端部に、板状部材４１〜４４の前端と閉状態の扉部２７との間の隙間を塞ぐシール部材６１〜６４（図２の一点鎖線参照）を取り付けている。シール部材６１〜６４は、板状部材４１〜４４の前端に沿った長手方向に延びる線状の弾性部材である。以下、シール部材６１の構成について説明するが、シール部材６２〜６４もシール部材６１と同様の構成である。

図４は、シール部材６１の断面図であり、図５は、シール部材６１の取付態様を示す断面図である。これらの断面図は、シール部材６１の長手方向に直交する断面を図示したものである。シール部材６１は、中空状のシール部６６と、断面がＵ字形状の固定部６７と、シール部６６と固定部６７とを接続する接続部６８と、を有する。シール部材６１は、後述の金属部材６７ｂを除いて、シリコンゴムで一体的に作製されている。

シール部６６には、長手方向に貫通する貫通孔６６ａが形成されている。これによって、シール部６６は中空状となっている。固定部６７は、Ｕ字形状のＵ字部６７ａと、Ｕ字部６７ａの中に埋め込まれた金属部材６７ｂと、複数の爪部６７ｃと、を有する。金属部材６７ｂは、Ｕ字部６７ａのＵ字形状に沿って配置された線状の部材であり、塑性変形可能な金属材料からなる。金属部材６７ｂは、例えばインサート成形によって、シール部材６１の長手方向に複数埋め込まれている。爪部６７ｃは、Ｕ字部６７ａから内側に突出するように形成された突起状の部位である。本実施形態では、互いに対向する１対の爪部６７ｃが２対形成されているものとするが、爪部６７ｃを何対形成するかは適宜変更可能であるし、爪部６７ｃを対向配置することは必須ではない。

図５のａ図に示すように、シール部材６１を板状部材４１に取り付ける際には、Ｕ字形状の固定部６７で板状部材４１の前端部を挟み込み、固定部６７を板状部材４１に押さえ付けるように変形させる。そうすると、複数の爪部６７ｃが弾性変形して板状部材４１に密着する。また、固定部６７を板状部材４１に押さえ付けるように変形させると、金属部材６７ｂが塑性変形し、固定部６７で板状部材４１を挟み込んだ状態を良好に維持することができる。

このようにシール部材６１が板状部材４１に取り付けられると、シール部６６は板状部材４１の前方に位置する。このため、図５のｂ図に示すように、扉部２７を閉めると、扉部２７がシール部６６に接触し、中空状のシール部６６を押しつぶす。その結果、シール部６６が扉部２７に密着するので、扉部２７とシール部６６との間の気密性を向上させることができる。

以上のように構成されたシール部材６１〜６４を、板状部材４１〜４４の前端部に取り付けることで、板状部材４１〜４４と扉部２７との間の隙間を塞ぐことができ、板状部材４１〜４４の前端と閉状態の扉部２７との間に気流が生じることがない。このため、保温箱２０の内部の気流が前後方向において不均一になるのを抑えることができる。

［解析による検証］
シール部材６１〜６４の有無によって、気流がどのように変化するかを流体解析によって検証した。具体的には、図２に示すＶＩ−ＶＩ面における気流を、板状部材４４にシール部材６４を取り付けない場合と取り付けた場合について解析した。実機の運転条件を想定し、予熱ローラ３１〜３３の回転速度を２２６０〜２４９０ｍ／ｍｉｎとし、調質ローラ３４、３５の回転速度を４８７５ｍ／ｍｉｎとした。

図６は、流体解析の結果を示す図であり、ＶＩ−ＶＩ面における気流を上から見た図である。図６のａ図に示すように、シール部材６４がない場合は、板状部材４４の前方に隙間が生じているために、この隙間を流れる気流が生じている（楕円で囲んだ範囲を参照）。その影響で、前後方向において気流が不均一となるとともに、糸走行方向に沿った気流が大きく乱されている。このように、前後方向において気流が不均一となると、前後方向に並んで走行している各糸Ｙの品質にばらつきが生じやすくなる。また、糸走行方向に沿った気流が乱されることで、糸揺れが生じやすくなるという問題もある。ちなみに、図６において右方向への大きな流速が生じているのは、調質ローラ３５の直上の領域である。

一方、図６のｂ図に示すように、シール部材６４を設けた場合は、板状部材４４の前方の隙間が塞がれることによって、この隙間を空気が流れなくなり、前後方向における気流が不均一となることが抑えられている。したがって、各糸Ｙの品質のばらつきを抑えることが可能となっている。また、糸走行方向に沿った気流も概ね良好に維持されており、糸揺れが生じにくくなっている。シール部材６１〜６３を設けた他の部位でも同様の効果が見られる。

［気流改善と省エネとの両立］
低温の予熱ローラ３３と高温の調質ローラ３５との間に配置されている板状部材４３に対してシール部材６３を設けた場合、上述のような気流改善の効果があるが、一方で次のような副作用もある。板状部材４３と扉部２７との間に隙間がある場合には、この隙間を空気が流れることで、高温の調質ローラ３５側から低温の予熱ローラ３３側に熱が移動しやすい。その結果、予熱ローラ３３を効率的に加熱でき、紡糸延伸装置３の消費電力を低減することができる。ところが、シール部材６３でこの隙間を塞ぐことによって、調質ローラ３５側から予熱ローラ３３側へと熱が移動しにくくなり、紡糸延伸装置３の消費電力が増加してしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、図７に示すように、板状部材４３よりも予熱ローラ３３が配置されている下側の低温空間４５と、板状部材４３よりも調質ローラ３５が配置されている上側の高温空間４６とを連通させる連通流路４７を設けている。連通流路４７は、保温箱２０の左側面部２４の内面と板状部材４３との間に形成されている。高温空間４６から低温空間４５へ連通流路４７を介して熱が移動することによって、紡糸延伸装置３の消費電力の増加を抑えることができる。

しかし、連通流路４７を単に設けるだけでは、高温空間４６から低温空間４５へ熱が移動しすぎて、予熱ローラ３３の温度が設定温度を超してしまうおそれもある。そこで、本実施形態では、連通流路４７の流路面積を変更するためのシャッター４８、４９を設けている。図７は、連通流路４７付近の拡大図であり、図８は、上側シャッター４８の上面図である。図８のａ図は上側シャッター４８を全閉にした状態を示し、ｂ図は上側シャッター４８を全開にした状態を示す。なお、図８において、上側シャッター４８は太線で図示している。

図７に示すように、板状部材４３は、左右方向に延びる上側仕切部４３ａと、上側仕切部４３ａの下方に間隔を空けて配置され、左右方向に延びる下側仕切部４３ｂと、上側仕切部４３ａの左端部と下側仕切部４３ｂの左端部とを接続し、上下方向に延びる接続部４３ｃとが一体形成された構成を有する。ただし、各部４３ａ〜４３ｃがそれぞれ別体として構成されていてもよい。

図８のｂ図に示すように、上側仕切部４３ａの左後方の角部は、矩形状に切り欠かれた切欠部４３ｄとなっており、この切欠部４３ｄが連通流路４７の上端となっている。図示は省略するが、下側仕切部４３ｂの左後方の角部も、矩形状に切り欠かれた切欠部となっており、この切欠部が連通流路４７の下端となっている。つまり、上側仕切部４３ａに形成された切欠部４３ｄと、下側仕切部４３ｂに形成された切欠部との間が、連通流路４７となっている。図８では調質ローラ３５を一点鎖線で図示している。図より明らかなように、調質ローラ３５（他の加熱ローラ３１〜３４も同様）は、前後方向において連通流路４７（切欠部４３ｄ）の形成領域に収まっている。換言すると、軸方向において加熱ローラ３１〜３５に複数の糸Ｙが巻き掛けられている領域、すなわち、複数の糸Ｙが前後方向に並んでいる領域にわたって、連通流路４７は形成されていることになる。

上側仕切部４３ａには、左右方向に延びる長穴４３ｅが前後方向に２つ形成されている。一方、上側シャッター４８は、矩形状の板状部材であり、上側仕切部４３ａの上面に取り付けられる。上側シャッター４８は、切欠部４３ｄを閉塞可能な寸法を有している。上側シャッター４８には、上側仕切部４３ａに形成された２つの長穴４３ｅに対応して、不図示の丸穴が前後方向に２つ形成されている。図７に示すように、ボルト７１を上側シャッター４８の丸穴及び上側仕切部４３ａの長穴４３ｅに通し、ボルト７１にナット７２を締め付けることで、上側シャッター４８を上側仕切部４３ａに固定することができる。下側仕切部４３ｂ及び下側シャッター４９も同様の構成となっており、ボルト７３及びナット７４によって下側シャッター４９を下側仕切部４３ｂに固定することができる。

このような構成によれば、ナット７２を緩めた状態で上側シャッター４８を長穴４３ｅに沿って左右方向に移動させることで、上側シャッター４８の開度（上側仕切部４３ａの切欠部４３ｄの開放度）を変更し、連通流路４７の流路面積を調整することができる。同様に、ナット７４を緩めた状態で下側シャッター４９を長穴に沿って左右方向に移動させることで、下側シャッター４９の開度（下側仕切部４３ｂの切欠部の開放度）を変更し、連通流路４７の流路面積を調整することができる。

例えば、図８のａ図に示すように、シャッター４８、４９を保温箱２０の左側面部２４の内面に当接するまで左側に移動させると、連通流路４７を閉塞することができる。一方、シャッター４８、４９を左側面部２４から遠ざけるように右側に移動させると、連通流路４７が徐々に開放され、図８のｂ図に示すように連通流路４７を全開放することもできる。また、シャッター４８、４９の開度をそれぞれ個別に調整することで、連通流路４７における空気の流量や流れ方を細かに制御することができる。

遮断部材５１〜５４を設けることによって、随伴流に伴って熱が保温箱２０から出ていくことを抑制していることは既述の通りであるが、特に遮断部材５４は、高温空間４６の熱を低温空間４５に効率的に移動させるのに寄与している。図３に示すように、遮断部材５４は、保温箱２０の左側面部２４のうち連通流路４７よりも調質ローラ３５側（上側）の位置から、調質ローラ３５の外周面に向かって延びている。そして、調質ローラ３５の外周面のうち遮断部材５４の先端部に対向する部分Ａが連通流路４７から遠ざかるように、調質ローラ３５は時計回りに回転している。このため、調質ローラ３５の周りを流れる随伴流が遮断部材５４によって遮断され、随伴流に含まれる熱が遮断部材５４より糸走行方向下流側に逃げることを抑えることができる。その分、連通流路４７を介して高温空間４６から低温空間４５へ、より多くの熱を移動させることができる。

以上のように構成された紡糸延伸装置３においては、上側シャッター４８及び下側シャッター４９の開度を、糸Ｙの種類や外気温等の条件に応じて適切に調整することで、連通流路４７を流れる空気の流量、ひいては熱の移動量を制御することができる。予熱ローラ３３が設定温度を超えない範囲で、できるだけ高温空間４６から低温空間４５に熱を移動させるように連通流路４７の流路面積を調整することで、予熱ローラ３３の制御性と紡糸延伸装置３の省エネという相反する課題をバランスよく両立することができる。

［検証実験］
シール部材６３の有無、及び、連通流路４７の有無によって、加熱ローラ３１〜３５のヒータのＯＮ率や紡糸延伸装置３の消費電力がどのように変化するかを検証するための実験を行った。図９は、検証実験の結果を示す表である。本実験では、予熱ローラ３１〜３３の設定温度を８０℃、調質ローラ３４、３５の設定温度を１３４℃とした。また、実施例２ではシャッター４８、４９を全開にした。「ヒータのＯＮ率」とは、各加熱ローラ３１〜３５の表面温度を設定温度に維持するために、ヒータを作動させている時間の割合を示す。つまり、ヒータのＯＮ率が低いほど省エネと考えられる。しかし、ヒータのＯＮ率が０％になると、ヒータを作動させなくても設定温度を超える可能性が高くなることを意味する。したがって、制御性を考慮するとヒータのＯＮ率は常に一定以上（例えば１％以上）であることが好ましい。また、図９の消費電力は、加熱ローラ３１〜３５の加熱に要する電力の合計を示す。

既に説明したように、実施例１ではシール部材６３を設けることによって気流を改善することはできる。しかし、シール部材６３を設けない比較例と比べると、高温空間４６から低温空間４５への熱の移動が減少するため、予熱ローラ３３のヒータのＯＮ率及び紡糸延伸装置３の消費電力が増加している。一方、シール部材６３を設け、さらに連通流路４７を設けた実施例２では、予熱ローラ３３のヒータのＯＮ率及び紡糸延伸装置３の消費電力が比較例よりも減少している。しかも、上述のように、連通流路４７は、複数の糸Ｙが前後方向に並んでいる領域にわたって形成されているので、保温箱２０内の気流を前後方向において大きく不均一にさせることはない。

なお、シャッター４８、４９を全開にすると、予熱ローラ３３のヒータのＯＮ率が小さくなりすぎる（温度が制御しにくくなる）場合は、シャッター４８、４９の開度を調整することで、予熱ローラ３３の制御性を維持しつつ、紡糸延伸装置３の省エネを図ることが可能である。

［効果］
以上のように、本実施形態の紡糸延伸装置３によれば、板状部材４１〜４４の前端と閉状態の扉部２７との間の隙間を塞ぐシール部材６１〜６４が設けられているので、板状部材４１〜４４と扉部２７との間に気流が生じることがない。したがって、加熱ローラ３１〜３５の軸方向において保温箱２０内の気流が不均一になることを抑えることができる。

本実施形態では、保温箱２０には、保温箱２０に複数の糸Ｙを導入するための導入口２０ａが形成されており、板状部材として、導入口２０ａとゴデットローラ３２との間に整流板４１（本発明の「第１整流板」）が配置されており、整流板４１に対してシール部材６１が設けられている。整流板４１と扉部２７との間に隙間があると、導入口２０ａ付近の冷たい空気がこの隙間を通ってゴデットローラ３２側に流れ込んだり、ゴデットローラ３２周辺の温かい空気がこの隙間を通って逃げたりすることで、ゴデットローラ３２の消費電力が増加するおそれがある。そこで、整流板４１に対してシール部材６１を設けることで、整流板４１と扉部２７との間における空気の流れを遮断し、ゴデットローラ３２の消費電力の増加を抑えることができる。

本実施形態では、保温箱２０には、保温箱２０から複数の糸Ｙを導出するための導出口２０ｂが形成されており、板状部材として、導出口２０ｂとゴデットローラ３４との間に整流板４４（本発明の「第２整流板」）が配置されており、整流板４４に対してシール部材６４が設けられている。整流板４４と扉部２７との間に隙間があると、導出口２０ｂ付近の冷たい空気がこの隙間を通ってゴデットローラ３４側に流れ込んだり、ゴデットローラ３４周辺の温かい空気がこの隙間を通って逃げたりすることで、ゴデットローラ３４の消費電力が増加するおそれがある。そこで、整流板４４に対してシール部材６４を設けることで、整流板４４と扉部２７との間における空気の流れを遮断し、ゴデットローラ３４の消費電力の増加を抑えることができる。

本実施形態では、加熱ローラとして、延伸前の糸Ｙを加熱する予熱ローラ３１〜３３と、予熱ローラ３１〜３３よりも糸走行方向下流側に配置され、予熱ローラ３１〜３３よりも高温且つ高速に設定された調質ローラ３４、３５と、が配置されており、板状部材として、予熱ローラ３２、３３と調質ローラ３４、３５との間に仕切板４２、４３が配置されており、仕切板４２、４３に対してシール部材６２、６３が設けられている。仕切板４２、４３と扉部２７との間に隙間があると、高温の調質ローラ３４、３５側から低温の予熱ローラ３２、３３側へと意図せずに熱が移動し、予熱ローラ３２、３３が設定温度を超えてしまうおそれがある。そこで、仕切板４２、４３に対してシール部材６２、６３を設け、調質ローラ３４、３５側から予熱ローラ３２、３３側への熱移動を抑えることで、予熱ローラ３２、３３の温度が上昇しすぎることを抑えることができる。

本実施形態では、糸走行方向に複数の予熱ローラ３１〜３３が設けられており、複数の予熱ローラ３１〜３３のうち最も糸走行方向下流側に配置された予熱ローラ３３（本発明の「最終予熱ローラ」）と、調質ローラ３５との間に配置された仕切板４３に対して、シール部材６３が設けられている。複数の予熱ローラ３１〜３３が設けられている場合、各予熱ローラ３１〜３３で糸Ｙは順次加熱されるため、予熱ローラ３３では糸Ｙの加熱によって消費される熱量が少ない。また、予熱ローラ３３は調質ローラ３５の近くに配置される。したがって、予熱ローラ３３は他の予熱ローラ３１、３２と比べて、調質ローラ３５からの熱の影響で温度が上昇しやすい。さらに、予熱ローラ３３と調質ローラ３４との間で糸Ｙが延伸されるため、予熱ローラ３３の温度制御は特に精度が要求される。そこで、予熱ローラ３３と調質ローラ３５との間の仕切板４３に対してシール部材６３を設ければ、予熱ローラ３３の温度が上昇しすぎることを抑え、予熱ローラ３３の温度を精度よく制御することが可能となる。

本実施形態では、仕切板４３よりも予熱ローラ３３が配置されている側の低温空間４５と、仕切板４３よりも調質ローラ３５が配置されている側の高温空間４６とを連通させる連通流路４７が、軸方向において複数の糸Ｙが並んでいる領域にわたって形成されている。上述のように、仕切板４３に対してシール部材６３を設けることで、予熱ローラ３３の温度が上昇しすぎることを抑えることができる。しかし、その反面、調質ローラ３５からの熱を予熱ローラ３３の加熱に有効利用できないという副作用もある。そこで、予熱ローラ３３側の低温空間４５と調質ローラ３５側の高温空間４６との間に連通流路４７を適切に設けることで、予熱ローラ３３の温度が上昇しすぎることを抑えつつ、調質ローラ３５からの熱を予熱ローラ３３の加熱に有効利用することができる。この連通流路４７は、軸方向において複数の糸Ｙが並んでいる領域にわたって形成されている。したがって、連通流路４７に生じる気流による各糸Ｙへの影響を概ね均一化することができ、糸Ｙの品質のばらつきを抑えることができる。

本実施形態では、連通流路４７は、予熱ローラ３３と調質ローラ３５との間の糸道とは異なる位置に形成された流路である。このように、連通流路４７を糸道とは別に設けることにより、糸Ｙの走行に伴う随伴流によって熱が低温空間４５から高温空間４６に逆流することを防止でき、高温空間４６から低温空間４５へ熱を効率的に移動させることができる。

本実施形態では、連通流路４７は、保温箱２０の前後方向に平行な側面部２４と仕切板４３との間に形成されている。こうすれば、保温箱２０の側面部２４に沿って連通流路４７内を空気が流れやすくなり、高温空間４６から低温空間４５へ熱を効率的に移動させることができる。

本実施形態では、保温箱２０の側面部２４のうち連通流路４７よりも調質ローラ３５側の位置から調質ローラ３５の外周面に向かって延びる遮断部材５４が設けられており、調質ローラ３５の外周面のうち遮断部材５４の先端部に対向する部分Ａが連通流路４７から遠ざかるように、調質ローラ３５は回転している。このような構成によれば、糸Ｙの走行に伴う随伴流が遮断部材５４によって遮られ、随伴流に含まれる熱が連通流路４７から遠ざかる方向に逃げるのを抑えることができる。したがって、高温空間４６から低温空間４５へ熱を効率的に移動させることができる。

本実施形態では、連通流路４７の流路面積を変更するためのシャッター４８、４９が設けられている。このような構成によれば、シャッター４８、４９の開度を調整することによって、連通流路４７を流れる空気の流量を制御することができ、ひいては高温空間４６から低温空間４５への熱の移動量を調整することができる。最適な熱の移動量は、糸Ｙの種類に応じて決まる各ローラ３３、３５の設定温度や外気温等の条件によって変化する可能性がある。このような場合でも、条件に応じてシャッター４８、４９の開度を調整することで、条件にかかわらず、予熱ローラ３３の温度を良好に制御しつつ、消費電力を抑えることができる。

本実施形態では、シール部材６１〜６４は、板状部材４１〜４４に取り付けられている。シール部材６１〜６４を扉部２７に取り付けることも可能であるが、そうすると、シール部材６１〜６４を板状部材４１〜４４の位置に合わせて正確に位置決めを行う必要がある。一方、シール部材６１〜６４を板状部材４１〜４４に取り付ければ、シール部材６１〜６４の位置決めの必要がなく、シール部材６１〜６４の取付作業が簡単となる。

本実施形態では、シール部材６１〜６４は、板状部材４１〜４４の前端に沿って長手方向に延びており、シール部材６１〜６４は、長手方向に直交する断面がＵ字形状の固定部６７を有する。このような構成によれば、Ｕ字形状の固定部６７で板状部材４１〜４４の前端部を挟み込むことで、シール部材６１〜６４を簡単に板状部材４１〜４４に取り付けることができる。

本実施形態では、固定部６７は、長手方向に直交する断面がＵ字形状のＵ字部６７ａと、Ｕ字部６７ａのＵ字形状に沿って設けられた塑性変形可能な金属部材６７ｂと、を有し、Ｕ字部６７ａで板状部材４１〜４４を挟み込むようにＵ字部６７ａを変形させたときに、金属部材６７ｂが塑性変形する。このような構成によれば、Ｕ字部６７ａで板状部材４１〜４４の前端部を挟み込んだ状態を良好に維持することができ、シール部材６１〜６４が板状部材４１〜４４から外れることを回避できる。

本実施形態では、固定部６７は、Ｕ字部６７ａの内側に突出する爪部６７ｃをさらに有する。このような構成によれば、Ｕ字部６７ａで板状部材４１〜４４の前端部を挟み込むときに、爪部６７ｃが変形して板状部材４１〜４４に密着することにより、Ｕ字部６７ａと板状部材４１〜４４との間の気密性を高めることができる。

本実施形態では、シール部材６１〜６４は、板状部材４１〜４４の前端と扉部２７との間に中空状のシール部６６を有する。このような構成によれば、扉部２７を閉めたときに、シール部６６が押しつぶされるように変形しやすい。このため、シール部材６１〜６４による気密性が高まり、板状部材４１〜４４と扉部２７との間の隙間に気流が生じることをより確実に防止できる。

本実施形態では、シール部材６１〜６４はシリコンゴム製である。シリコンゴムは耐熱性に優れているため、保温箱２０の内部が高温となる紡糸延伸装置３でも好適に使用できる。

［他の実施形態］
上記実施形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。

上記実施形態では、保温箱２０の扉部２７と板状部材４１〜４４との間の隙間を塞ぐために、板状部材４１〜４４にシール部材６１〜６４を取り付けるものとした。しかしながら、シール部材６１〜６４を扉部２７に取り付けるようにしてもよい。また、シール部材６１〜６４の具体的な形状や材料は、上記実施形態に示したものに限定されない。

上記実施形態では、連通流路４７が保温箱２０の左側面部２４と仕切板４３との間に形成されるものとした。しかしながら、連通流路４７の形成位置はこれに限定されず、例えば、仕切板４３に開口を空けて連通流路を形成してもよい。また、連通流路の数も１つに限定されず、２つ以上設けてもよい。

上記実施形態では、連通流路４７を設けることによって、予熱ローラ３３を効率的に昇温させることができるようにした。同様に、予熱ローラ３２を効率的に昇温させるようにする場合には、仕切板４２よりも予熱ローラ３２が配置されている側の低温空間と、仕切板４２よりも調質ローラ３４が配置されている側の高温空間と、を連通させる連通流路を設けるようにしてもよい。そして、この連通流路に対してシャッターを設けるようにしてもよい。

上記実施形態では、連通流路４７が糸道とは異なる位置に形成されるものとした。しかしながら、連通流路内に糸道が形成されるようにしてもよい。この場合、シャッターを全閉にすることはできなくなるが、糸道を塞がない範囲でシャッターの開度を調整することは可能である。

上記実施形態では、連通流路４７における空気の流れ方向Ｄにおいて、連通流路４７に複数のシャッター４８、４９を設けるものとした。しかしながら、シャッターは少なくとも１つあればよい。

上記実施形態では、シャッター４８、４９を左右方向に移動可能に構成した。しかしながら、シャッターの具体的構成はこれに限定されず、例えば揺動動作により開閉するようなものでもよい。

上記実施形態では、複数の予熱ローラ３１〜３３及び複数の調質ローラ３４、３５が設けられるものとした。しかしながら、予熱ローラ及び調質ローラを複数設けることは必須ではなく、予熱ローラ及び調質ローラが少なくとも１つずつあればよい。

３：紡糸延伸装置
２０：保温箱
２０ａ：導入口
２０ｂ：導出口
２４：左側面部（所定方向に平行な壁面）
２６：背面部（所定方向の他方側の壁面）
２７：扉部（所定方向の一方側の壁面）
３１〜３３：ゴデットローラ（加熱ローラ、予熱ローラ）
３４、３５：ゴデットローラ（加熱ローラ、調質ローラ）
４１：板状部材（第１整流板）
４２：板状部材（仕切板）
４３：板状部材（仕切板）
４４：板状部材（第２整流板）
４５：低温空間
４６：高温空間
４７：連通流路
４８：上側シャッター（シャッター）
４９：下側シャッター（シャッター）
５４：遮断部材
６１〜６４：シール部材
６６：シール部
６７：固定部
６７ａ：Ｕ字部
６７ｂ：金属部材
６７ｃ：爪部
Ｙ：糸

Claims (16)

1. 所定方向の一方側の壁面が扉部とされている保温箱と、
   軸方向が前記所定方向と平行となるように前記保温箱内に配置されており、複数の糸が前記軸方向に並んだ状態で外周面に巻き掛けられる加熱ローラと、
   前記保温箱の前記所定方向の他方側の壁面から前記一方側に突出し、且つ、閉状態の前記扉部から離間配置される板状部材と、
   前記板状部材の前記一方側の端と閉状態の前記扉部との間の隙間を塞ぐシール部材と、
   を備えることを特徴とする紡糸延伸装置。
2. 前記保温箱には、前記保温箱に前記複数の糸を導入するための導入口が形成されており、
   前記板状部材として、前記導入口と前記加熱ローラとの間に第１整流板が配置されており、前記第１整流板に対して前記シール部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の紡糸延伸装置。
3. 前記保温箱には、前記保温箱から前記複数の糸を導出するための導出口が形成されており、
   前記板状部材として、前記導出口と前記加熱ローラとの間に第２整流板が配置されており、前記第２整流板に対して前記シール部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の紡糸延伸装置。
4. 前記加熱ローラとして、延伸前の糸を加熱する予熱ローラと、前記予熱ローラよりも糸走行方向下流側に配置され、前記予熱ローラよりも高温且つ高速に設定された調質ローラと、が配置されており、
   前記板状部材として、前記予熱ローラと前記調質ローラとの間に仕切板が配置されており、前記仕切板に対して前記シール部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の紡糸延伸装置。
5. 糸走行方向に複数の前記予熱ローラが設けられており、
   前記複数の予熱ローラのうち最も糸走行方向下流側に配置された最終予熱ローラと、前記調質ローラとの間に配置された前記仕切板に対して、前記シール部材が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の紡糸延伸装置。
6. 前記仕切板よりも前記予熱ローラが配置されている側の低温空間と、前記仕切板よりも前記調質ローラが配置されている側の高温空間とを連通させる連通流路が、前記軸方向において前記複数の糸が並んでいる領域にわたって形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の紡糸延伸装置。
7. 前記連通流路は、前記予熱ローラと前記調質ローラとの間の糸道とは異なる位置に形成された流路であることを特徴とする請求項６に記載の紡糸延伸装置。
8. 前記連通流路は、前記保温箱の前記所定方向に平行な壁面と前記仕切板との間に形成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の紡糸延伸装置。
9. 前記保温箱の前記所定方向に平行な壁面のうち前記連通流路よりも前記調質ローラ側の位置から前記調質ローラの外周面に向かって延びる遮断部材が設けられており、
   前記調質ローラの外周面のうち前記遮断部材の先端部に対向する部分が前記連通流路から遠ざかるように、前記調質ローラは回転していることを特徴とする請求項８に記載の紡糸延伸装置。
10. 前記連通流路の流路面積を変更するためのシャッターが設けられていることを特徴とする請求項６〜９の何れか１項に記載の紡糸延伸装置。
11. 前記シール部材は、前記板状部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の紡糸延伸装置。
12. 前記シール部材は、前記板状部材の前記一方側の端に沿って長手方向に延びており、
    前記シール部材は、前記長手方向に直交する断面がＵ字形状の固定部を有することを特徴とする請求項１１に記載の紡糸延伸装置。
13. 前記固定部は、
    前記長手方向に直交する断面がＵ字形状のＵ字部と、
    前記Ｕ字部のＵ字形状に沿って設けられた塑性変形可能な金属部材と、
    を有し、
    前記Ｕ字部で前記板状部材を挟み込むように前記Ｕ字部を変形させたときに、前記金属部材が塑性変形することを特徴とする請求項１２に記載の紡糸延伸装置。
14. 前記固定部は、前記Ｕ字部の内側に突出する爪部をさらに有することを特徴とする請求項１３に記載の紡糸延伸装置。
15. 前記シール部材は、前記板状部材の前記一方側の端と前記扉部との間に中空状のシール部を有することを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の紡糸延伸装置。
16. 前記シール部材はシリコンゴム製であることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載の紡糸延伸装置。