JP2021042509A - 紡績ユニット及び紡績糸の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】風合いが柔らかく、均一な外観の紡績糸を生成可能な紡績ユニットを提供する。【解決手段】紡績ユニットは、ドラフト装置と、空気紡績装置９と、を備える。空気紡績装置９が備えるノズルブロック３３には、紡績ノズル３７と、円柱状の旋回室３４を形成する内壁面３５と、が形成されている。内壁面３５は全体にわたって軸中心と平行である。フロントローラ対２５のニップ点から中空ガイド軸体４０の繊維走行方向の上流端までの距離である第１距離Ｌ１は、旋回室３４の周長以下である。軸中心で見たときに、紡績ノズル３７のノズル中心線１０２は、内壁面３５に接しているか、軸中心側に当該紡績ノズル３７の半径以下の平行移動を行うことで当該内壁面３５に接する。紡績ノズル３７の噴出口３７ａが形成されている箇所における旋回室３４の直径ｄが６．７ｍｍ以上９．０ｍｍ未満である。【選択図】図６

Description

本発明は、主として、空気を用いて紡績を行う紡績ユニットに関する。

空気を用いて紡績を行う紡績ユニットは、ドラフト装置と、空気紡績装置と、を備える。ドラフト装置は、ローラ対で繊維束を引き延ばす。空気紡績装置は、ノズルブロックと、中空ガイド軸体と、を備える。ノズルブロックには紡績ノズルが形成されている。紡績ノズルから圧縮空気が噴出されることで、旋回空気流が発生する。この旋回空気流によって、中空ガイド軸体の周囲において、繊維束の繊維の端部が反転して旋回する。反転した繊維は芯繊維に巻き付く。この繊維束は、中空ガイド軸体の内部の通路を通って下流側に進み、紡績糸として下流へ送られる。特許文献１から３では、この種の紡績方法が開示されている。

特許文献１には、中空ガイド軸体を挿入するための透孔がノズルブロックに形成されることが記載されている。また、特許文献１には、透孔のうち最も上流側の円柱状空間部の内径を４ｍｍから６ｍｍにすることが記載されている。

特許文献２には、スピンドル（中空ガイド軸体）の入り口からフロントローラまでの距離（第１距離）を１６．５ｍｍ、２０．５ｍｍ、２４．５ｍｍとすることが記載されている。また、特許文献２には、ノズルブロックの径を７ｍｍとすることが記載されている。なお、特許文献２のノズルブロックは、スピンドルよりも上流側の部分のみに設けられた部材である。また、特許文献２に記載のスピンドルは、軸を中心として回転可能に取り付けられている。

特許文献３には、旋回気流により反転した巻付繊維がノズルブロックの内周壁に沿って略一周することが記載されている。

特開２００３−１９３３３８号公報 特開平３−２４１０１９号公報 特開２００９−１９３４号公報

従来の紡績方法では、旋回空気流が発生する位置及びその強さ等により、巻付繊維に強いテンションが掛かり、巻付繊維が強い力で芯繊維に局所的に巻き付くことがある。更に、従来の紡績方法では、旋回室内に供給された巻付繊維が、次に供給された巻付繊維と重なることによっても、巻付繊維が強い力で芯繊維に局所的に巻き付くことがある。このような紡績糸は、巻付繊維が局所的に強い力で巻き付いているため、風合いが硬くなる。更に、紡績糸の表面に巻付繊維と芯繊維が分かれて存在することになり、巻付繊維と芯繊維では光の反射態様が異なるため、紡績糸の外観が非均一となる。特許文献１から３に示されている条件は、巻付繊維を芯繊維に均一に巻き付けるためには十分ではない。

本発明の主要な目的は、風合いが柔らかく、均一な外観の紡績糸を生成可能な紡績ユニットを提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の第１の観点によれば、以下の構成の紡績ユニットが提供される。即ち、この紡績ユニットは、ドラフト装置と、空気紡績装置と、を備える。前記ドラフト装置は、繊維束をニップして送出するフロントローラ対を含んで構成されており、前記繊維束をドラフトする。前記空気紡績装置は、前記ドラフト装置が送出した前記繊維束に旋回空気流を作用させて紡績糸を生成する。前記空気紡績装置は、ノズルブロックと、中空ガイド軸体と、を備える。前記ノズルブロックには、空気を噴出するための紡績ノズルと、円柱状の旋回室を形成する内壁面と、が形成されており、前記紡績ノズルから噴出した空気により前記旋回室に旋回空気流が発生する。前記中空ガイド軸体は、前記旋回室を通過した前記繊維束が内部を通過するとともに、前記空気紡績装置の軸中心を回転中心とした回転が紡績中は規制されるように取り付けられる。前記内壁面は全体にわたって前記軸中心と平行である。前記フロントローラ対のニップ点から前記中空ガイド軸体の繊維走行方向の上流端までの距離である第１距離は、前記旋回室の周長以下である。前記軸中心で見たときに、前記紡績ノズルのノズル中心線は、前記内壁面に接しているか、径方向外側に当該紡績ノズルの半径以下の平行移動を行うことで当該内壁面に接する。前記紡績ノズルの噴出口が形成されている箇所における前記旋回室の直径が６．７ｍｍ以上９．０ｍｍ未満である。

ノズル中心線と内壁面が上記の関係を有し、更に、旋回室の内壁面が軸中心と平行であるため、内壁面に沿う旋回空気流を巻付繊維に作用させることができる。これにより、巻付繊維が内壁面に沿うように旋回するため、巻付繊維が中空ガイド軸体の外表面の周囲を旋回する場合と比較して、巻付繊維を分散させつつ、巻付繊維に掛かるテンションを軽減できる。また、第１距離が旋回室の周長以下なので、旋回室内で巻付繊維が１周しにくいため、次に供給された巻付繊維と重なりにくい。この点においても、巻付繊維が分散し易くなる。また、一般的な第１距離を考慮すると、旋回室の直径が上記の範囲（６．７ｍｍ以上９．０ｍｍ未満）であることが、更に好ましい。巻付繊維が分散したりテンションが軽減されたりすることで、巻付繊維が芯繊維に均一に巻き付き易くなる。その結果、風合いが柔らかく、均一な外観の紡績糸を生成できる。

前記の紡績ユニットにおいては、前記軸中心に平行な任意の平面で切った断面において、前記軸中心と前記内壁面とがなす角が１．５°以内であることが好ましい。

これにより、軸中心と内壁面の平行度が十分高いので、内壁面に沿うとともに、乱れの少ない旋回空気流を発生させることができる。

前記の紡績ユニットにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記旋回室の直径をｄとする。前記旋回室の径方向で見たときに、前記軸中心に垂直な平面と、前記ノズル中心線と、がなす角であるノズル角度をθとする。前記噴出口から前記旋回室の繊維走行方向の下流端までの前記軸中心に沿う長さをｈとする。この場合、ｄπ／２ｔａｎθ≦ｈ≦ｄπ／ｔａｎθが成立する。

これにより、ノズル角度に沿って流れる旋回空気流が旋回室内を半周から１周することとなるので、適切な範囲で巻付繊維を旋回させることができる。

前記の紡績ユニットにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記空気紡績装置は、前記ドラフト装置が送出した前記繊維束を前記旋回室に向けて案内する繊維案内部材を備える。前記繊維案内部材の繊維走行方向の下流端から、前記中空ガイド軸体の繊維走行方向の上流端までの距離の、前記中空ガイド軸体の軸中心に平行な方向の成分である第２距離が０．３ｍｍ以上７．０ｍｍ以下である。

これにより、巻付繊維に掛かるテンションを軽減しつつ、脱落する繊維の量を少なくすることができる。

前記の紡績ユニットにおいては、前記ノズルブロックに形成されている前記紡績ノズルの数が、３以上６以下であることが好ましい。

これにより、紡績ノズルが複数形成されることで、噴出口から噴出した空気が、別の噴出口から噴出した空気にあたることで、噴出口よりも繊維走行方向の上流側にも旋回空気流を発生させることができる。そのため、旋回室の広い範囲において内壁面に沿う旋回空気流を発生させることができる。また、紡績ノズルの数を多くし過ぎないことで、旋回空気流の乱れを小さくすることができる。

前記の紡績ユニットにおいては、前記第１距離が１９ｍｍ以上２８ｍｍ以下であることが好ましい。

これにより、紡績ユニットは、様々な条件で紡績を行う場合に対応することができる。

本発明の第２の観点によれば、以下の紡績糸の製造方法が提供される。即ち、この紡績糸の製造方法は、ドラフト工程と、紡績工程と、を含む。前記ドラフト工程では、繊維束をニップして送出するフロントローラ対を含んで構成されたドラフト装置を用いて、前記繊維束をドラフトする。前記紡績工程では、前記ドラフト装置が送出した前記繊維束に旋回空気流を作用させる空気紡績装置を用いて、紡績糸を生成する。前記空気紡績装置は、ノズルブロックと、中空ガイド軸体と、を備える。前記ノズルブロックは、空気を噴出するための紡績ノズルと、円柱状の旋回室を形成する内壁面と、が形成されており、前記紡績ノズルから噴出した空気により前記旋回室に旋回空気流が発生する。前記中空ガイド軸体は、前記旋回室を通過した前記繊維束が内部を通過するとともに、前記空気紡績装置の軸中心を回転中心とした回転が紡績中は規制されるように取り付けられる。前記内壁面は、前記軸中心と平行である。前記フロントローラ対のニップ点から前記中空ガイド軸体の繊維走行方向の上流端までの距離である第１距離は、前記旋回室の周長以下である。前記軸中心で見たときに、前記紡績ノズルのノズル中心線は、前記内壁面に接しているか、径方向外側に当該紡績ノズルの半径以下の平行移動を行うことで当該内壁面に接する。前記紡績ノズルの噴出口が形成されている箇所における前記旋回室の直径が６．７ｍｍ以上９．０ｍｍ未満である。

これにより、風合いが柔らかく、均一な外観の紡績糸を生成できる。

本発明の一実施形態に係る紡績ユニットを含む紡績機の全体的な構成を示す正面図。 紡績ユニットの側面図。 空気紡績装置の構成を示す断面図。 従来の紡績方法で生成される紡績糸の模式図。 空気紡績装置を軸方向で見た断面図（平面断面図）。 ドラフト装置及び空気紡績装置の各部のサイズ及び角度を示す断面図。 本実施形態の紡績方法で生成される紡績糸の模式図。

次に、本発明の一実施形態に係る紡績ユニット２を含む紡績機１について、図面を参照して説明する。図１に示す紡績機１は、並設された多数の紡績ユニット２と、糸継台車３と、原動機ボックス４と、機台制御装置９０と、を備える。

機台制御装置９０は、紡績機１が備える各構成を集中的に管理する装置であって、モニタ９１と入力キー９２とを備える。オペレータが入力キー９２を用いて適宜の操作を行うことにより、特定の紡績ユニット２又は全ての紡績ユニット２の設定を行ったり、特定の紡績ユニット２又は全ての紡績ユニット２の設定及び状態等をモニタ９１に表示したりすることができる。

図２に示すように、各紡績ユニット２は、上流から下流へ向かって順に配置された、ドラフト装置７と、空気紡績装置９と、糸貯留装置１４と、巻取装置９６と、を備える。なお、本明細書において「上流」及び「下流」とは、紡績時での繊維束８及び紡績糸１０の走行（通過）方向、又は送出される圧縮空気の流れ方向における上流及び下流を意味する。各紡績ユニット２は、ドラフト装置７から送られてくる繊維束８を空気紡績装置９で紡績して紡績糸１０を生成し、この紡績糸１０を巻取装置９６で巻き取ってパッケージ２８を形成する。

ドラフト装置７は紡績機１の筐体５の上端近傍に設けられている。ドラフト装置７は、上流側から順に、バックローラ対２１、サードローラ対２２、エプロンベルト２３を装架したミドルローラ対２４、及びフロントローラ対２５の４つのローラ対を備える。ドラフト装置７は、図略のスライバケースからスライバガイド２０を介して供給される繊維束８（スライバ）を、それぞれのローラ対でニップして（挟み込んで）回転することで、所定の太さになるまでドラフトする（繊維束８を引き伸ばす）。ドラフト装置７でドラフトされた繊維束８は、空気紡績装置９に供給される。以下では、フロントローラ対２５が繊維束８をニップする箇所をニップ点と称する。

空気紡績装置９は、ドラフト装置７から供給された繊維束８を用いて紡績糸１０を生成する。具体的には、図３に示すように、空気紡績装置９は、繊維案内部材３１と、針状部材３２と、ノズルブロック３３と、中空ガイド軸体４０と、を備える。

繊維案内部材３１は、ドラフト装置７でドラフトされた繊維束８を空気紡績装置９の内部に向けて案内する。針状部材３２は、繊維案内部材３１に取り付けられている。ドラフト装置７でドラフトされた繊維束８は、繊維案内部材３１の内部に導入され、針状部材３２に巻き掛かるようにして案内される。繊維案内部材３１の下流端には、第１平面３１ａが形成されている。第１平面３１ａには、平面状であり、針状部材３２を配置したり繊維束８を通過させたりするための開口部が形成されている。

繊維案内部材３１の下流側には、ノズルブロック３３が配置されている。ノズルブロック３３は中空状の部分を有しており、この中空状の部分を繊維束８が通過する。具体的には、ノズルブロック３３には、円柱状の空間である旋回室３４が形成されている。ノズルブロック３３は、旋回室３４の周方向に沿う曲面である内壁面３５を有している。また、繊維案内部材３１の第１平面３１ａは、旋回室３４の上流端を形成している。旋回室３４の軸中心は、針状部材３２の軸中心、及び、中空ガイド軸体４０の軸中心と一致している。以下では、これらの軸中心（即ち、空気紡績装置９の軸中心）を単に軸中心と称することがある。

ノズルブロック３３には、紡績ノズル３７が形成されている。紡績ノズル３７は、空気噴出側である噴出口３７ａが旋回室３４を向くように形成されている。空気紡績装置９は、紡績ノズル３７から旋回室３４内に圧縮空気を噴出して、旋回室３４内の繊維束８に旋回空気流を作用させる。

繊維束８は、多数の繊維から構成されている。繊維束８に含まれている繊維のうち、一部は、フロントローラ対２５のニップ点と中空ガイド軸体４０との間で連続状態となる。この状態の繊維を、芯繊維８ａと称する。また、繊維束８に含まれている繊維のうち、別の一部は、フロントローラ対２５のニップ点と中空ガイド軸体４０との間で連続状態でない。この種の繊維の下流端は芯繊維８ａに撚り込まれているが、上流端は自由端である。空気紡績装置９内に導入された各繊維の自由端は、紡績ノズル３７から噴出された圧縮空気によって発生した旋回空気流により、旋回しながら下流側に流される。このように、各繊維の自由端（上流端）が下流側に流されることにより、当該自由端の向きが「反転」して、下流側（図３の下側）を向く。この反転した繊維は、後述のように芯繊維８ａに巻き付くため、この反転した繊維を巻付繊維８ｂと称する。

巻付繊維８ｂの自由端は、旋回室３４内において、中空ガイド軸体４０の周囲を螺旋状に流れる旋回空気流の作用を受ける。これにより、巻付繊維８ｂは、中空ガイド軸体４０の外表面（テーパ面）に沿いつつ、当該外表面の周囲を旋回する。これにより、巻付繊維８ｂは、芯繊維８ａの周囲に順次巻き付いていく。

芯繊維８ａは、旋回する巻付繊維８ｂに連れられて加撚される。このように、芯繊維８ａの周囲に巻付繊維８ｂが巻き付き、更に芯繊維８ａに撚りが加えられることで、巻付繊維８ｂが芯繊維８ａに撚り込まれて、紡績糸１０が生成される。

芯繊維８ａの撚りは上流側（フロントローラ対２５側）へ伝播しようとするが、その伝播は針状部材３２によって阻止される。このように、針状部材３２は撚り伝播防止手段としての機能を有している。

ノズルブロック３３には、内壁面３５の下流端に接続されるように、テーパ面３８が形成されている。テーパ面３８は、下流側に近づくに連れて径が大きくなる面である。テーパ面３８が形成されることにより、ノズルブロック３３と中空ガイド軸体４０の間隔を確保することができる。これにより、旋回室３４に供給された圧縮空気を排出できる。

中空ガイド軸体４０は、中空状の部材であり、内部に第２通路４０ａが形成されている。中空ガイド軸体４０は、繊維案内部材３１と対向するように配置されている。中空ガイド軸体４０は、軸中心を回転中心とする回転が紡績中は規制されるように取付部４１に取り付けられている。取付部４１は、中空ガイド軸体４０の外表面を径方向内側に押圧する構成であるか、あるいは、中空ガイド軸体４０に回転方向の力を加えても中空ガイド軸体４０の一部と干渉して中空ガイド軸体４０が回転できない構成である。中空ガイド軸体４０がこのような非回転式の場合、特許文献２のような回転式と比較して、繊維束８に撚りが掛かりにくいことがある。そのため、空気紡績装置９は、繊維束８に撚りを十分に掛けることが可能な構成であることが好ましい。撚りが加えられた繊維束８は、第２通路４０ａによって下流側に案内されて、糸出口（図略）から紡績糸１０として空気紡績装置９の外部へ送出される。

空気紡績装置９の下流には、糸品質測定器１２と、スピニングセンサ１３と、が設けられている。空気紡績装置９で紡出された紡績糸１０は、糸品質測定器１２及びスピニングセンサ１３を通過する。

糸品質測定器１２は、走行する紡績糸１０の太さを、図略の光学式センサによって監視する。糸品質測定器１２は、紡績糸１０の糸欠陥（紡績糸１０の太さなどに異常がある箇所）を検出した場合に、糸欠陥検出信号を図略のユニットコントローラへ送信する。糸品質測定器１２は光学式のセンサに限らず、例えば静電容量式のセンサで紡績糸１０の太さを監視する構成であってもよい。糸品質測定器１２は、紡績糸１０に含まれる異物を糸欠陥として検出してもよい。

スピニングセンサ１３は、糸品質測定器１２のすぐ下流側に配置されている。スピニングセンサ１３は、空気紡績装置９と糸貯留装置１４との間における紡績糸１０のテンションを検出することができる。スピニングセンサ１３は、この検出したテンションの検出信号を前記ユニットコントローラへと送信する。ユニットコントローラは、スピニングセンサ１３が検出したテンションを監視することにより、弱糸などの異常箇所を検出する。紡績ユニット２は、スピニングセンサ１３を備えていなくてもよい。

糸品質測定器１２及びスピニングセンサ１３の下流には、糸貯留装置１４が設けられている。糸貯留装置１４は、図２に示すように、糸貯留ローラ１５と、当該糸貯留ローラ１５を回転駆動するモータ１６と、を備える。

糸貯留ローラ１５は、その外周面に一定量の紡績糸１０を巻き付けて一時的に貯留することができる。糸貯留ローラ１５の外周面に紡績糸１０を巻き付けた状態で当該糸貯留ローラ１５を所定の回転速度で回転させることにより、空気紡績装置９から紡績糸１０を所定の速度で引き出して下流側に搬送することができる。また、糸貯留ローラ１５の外周面に紡績糸１０を一時的に貯留することができるので、糸貯留装置１４を一種のバッファとして機能させることができる。これにより、空気紡績装置９における紡績速度と、巻取速度（パッケージ２８へ巻き取られる紡績糸１０の速度）と、が何らかの理由により一致しない不具合（例えば紡績糸１０の弛みなど）を解消することができる。

巻取装置９６は、クレードルアーム９７と、巻取ドラム９８と、トラバースガイド９９と、図略の巻取ドラム駆動モータと、を備える。クレードルアーム９７は、紡績糸１０を巻き取るためのボビンを回転可能に支持可能である。巻取ドラム９８は、巻取ドラム駆動モータの駆動力が伝達されることにより、前記ボビン又はパッケージ２８の外周面に接触した状態で回転する。トラバースガイド９９は、紡績糸１０を案内可能である。巻取装置９６は、トラバースガイド９９を図略の駆動手段によって往復動させながら巻取ドラム９８を巻取ドラム駆動モータによって駆動する。これにより、巻取装置９６は、巻取ドラム９８に接触するパッケージ２８を回転させ、紡績糸１０を綾振りしつつ、紡績糸１０をパッケージ２８に巻き取る。

糸継台車３は、図１及び図２に示すように、糸継装置９３と、サクションパイプ９４と、サクションマウス９５と、を備える。糸継台車３は、ある紡績ユニット２で糸切れ又は糸切断が発生すると、図略のレール上を当該紡績ユニット２まで走行し、停止する。前記サクションパイプ９４は、軸を中心に上方向に回動し、空気紡績装置９から送出される紡績糸１０を捕捉し、軸を中心に下方向に回動することで紡績糸１０を糸継装置９３へ案内する。サクションマウス９５は、軸を中心に下方向に回動し、パッケージ２８から紡績糸１０を捕捉し、軸を中心に上方向に回動することで紡績糸１０を糸継装置９３へ案内する。糸継装置９３は、案内された紡績糸１０同士の糸継ぎを行う。

次に、従来の紡績及びその課題について図４を参照して説明する。従来の空気紡績装置を用いた紡績では、強い旋回空気流が主に中空ガイド軸体の外表面の周囲（特に上流端の近傍）に局所的に発生することがある。その結果、巻付繊維８ｂが中空ガイド軸体の外表面の近傍に集中し、巻付繊維８ｂが強い力で芯繊維８ａに局所的に巻き付くことがある（図４）。局所的な巻付きとは、紡績糸１０の長手方向において、巻付繊維８ｂが巻き付いている箇所と、巻付繊維８ｂが巻き付いていない箇所と、が明確に区分されることである。また、仮に巻付繊維８ｂが旋回室の内壁面に沿うように旋回した場合であっても、この巻付繊維８ｂが次に供給された巻付繊維８ｂと重なって絡むことがある。その結果、巻付繊維８ｂが分散しにくいので、巻付繊維８ｂが強い力で芯繊維８ａに局所的に巻き付くことになる。

このような紡績糸１０は、巻付繊維８ｂが局所的に強い力で巻き付いているため、風合いが硬くなる。更に、紡績糸１０の表面に巻付繊維８ｂと芯繊維８ａが分かれて存在する。巻付繊維８ｂと芯繊維８ａでは、繊維の向きが異なるために光の反射態様が異なる。その結果、紡績糸１０の外観が非均一となる。

次に、主に図５及び図６を参照して、空気紡績装置９の詳細な形状及びドラフト装置７との位置関係等について説明する。以下の説明では、平行又は垂直等の角度を示す用語は、厳密な平行等だけでなく、略平行等も含む。略平行等の範囲としては、例えば誤差が±３°又は±５°であるとする。円形、直線、接線、又は全体等の用語も、厳密な円形等だけでなく、略円形等も含む。

本実施形態の空気紡績装置９は、従来の空気紡績装置と比較して、主に２つの特徴を有する。第１の特徴は、旋回室３４の内壁面３５に沿う旋回空気流を発生させることが可能であり、更に、噴出口３７ａよりも繊維走行方向の上流側にも旋回空気流を発生させることが可能であることである。第２の特徴は、巻付繊維８ｂが次に供給された巻付繊維８ｂと重ならないことである。

初めに、第１の特徴を発揮するための空気紡績装置９の構成について説明する。

図５に示すように、ノズルブロック３３には、４つの紡績ノズル３７が形成されている。それぞれの紡績ノズル３７は、軸中心に対して９０°間隔で形成されている（即ち、紡績ノズル３７間の角度が均等になるように形成されている）。

内壁面３５に沿う旋回空気流を発生させるため、紡績ノズル３７は内壁面３５に沿うように形成されている。具体的には、紡績ノズル３７は直線状かつ断面円形であり、紡績ノズル３７の壁面のうち径方向の最も外側の部分（以下、壁面３７ｂ）が、円形の内壁面３５に接するように形成されている。以下、この接線をノズル接線１０１と称する。また、紡績ノズル３７の中心線をノズル中心線１０２と称する。ノズル接線１０１とノズル中心線１０２は平行であり、ノズル接線１０１とノズル中心線１０２の距離を第３距離Ｌ３と称する。本実施形態では、壁面３７ｂとノズル接線１０１が一致しているため、第３距離Ｌ３は紡績ノズル３７の半径に一致する。

紡績ノズル３７は、本実施形態よりも軸中心から僅かに離れた位置に形成されていてもよい。例えば、ノズル接線１０１とノズル中心線１０２が一致するように紡績ノズル３７が形成されていてもよい。つまり、ノズル接線１０１とノズル中心線１０２が一致するか、ノズル接線１０１よりも軸中心側にノズル中心線１０２が位置していればよく、第３距離Ｌ３は、０以上かつ紡績ノズル３７の半径以下の何れの値であってもよい。言い換えれば、軸中心で見たときに（即ち図５において）、紡績ノズル３７のノズル中心線１０２は、内壁面３５に接しているか、径方向外側に紡績ノズル３７の半径以下の平行移動を行うことで内壁面３５に接する。

このように、紡績ノズル３７を内壁面３５に沿うように形成することで、内壁面３５に沿う旋回空気流を発生させることができる。内壁面３５に沿う旋回空気流を巻付繊維８ｂに作用させることで、巻付繊維８ｂが内壁面３５に沿うように旋回するため、巻付繊維８ｂを分散させつつ、巻付繊維８ｂに掛かるテンションを軽減することができる。これにより、巻付繊維８ｂが芯繊維８ａに均一に巻き付き易くなる。

更に、本実施形態のように紡績ノズル３７が複数形成されることで、噴出口３７ａから噴出した空気が、別の噴出口３７ａから噴出した空気にあたる。そのため、噴出口３７ａよりも繊維走行方向の上流側にも旋回空気流を発生させることができる。その結果、旋回室３４の広い範囲において内壁面３５に沿う旋回空気流を発生させることができる。しかし、紡績ノズル３７の数が多過ぎる場合、噴出口３７ａから噴出した空気同士が干渉して旋回空気流が乱れる可能性がある。そのため、紡績ノズル３７（噴出口３７ａ）の数は、３以上６以下であることが好ましい。ただし、紡績ノズル３７の数は２以下であってもよいし、７以上であってもよい。紡績ノズル３７は直線状でなくてもよい。この場合、噴出口３７ａの近傍の中心線をノズル中心線１０２とすればよい。

更に、第１の特徴を発揮するために、旋回室３４は、径が一定の１つの円柱状の空間である。そのため、内壁面３５は、全体において軸中心と平行である。言い換えれば、軸中心に平行な任意の平面で切った断面（例えば図６）において、軸中心の位置を示す軸中心線１０３と内壁面３５とがなす角が０°である。なお、軸中心線１０３と内壁面３５がなす角は１．５°以内の任意の値であってもよい。例えば、下流側に近づくに連れて広がるように内壁面３５が傾斜している場合、軸中心線１０３と内壁面３５の延長線は、内壁面３５よりも上流側で交差する。この２直線が交差してできる角のうち小さい方が２直線のなす角である。一方、上流側に近づくに連れて広がるように内壁面３５が傾斜している場合、軸中心線１０３と内壁面３５の延長線は、内壁面３５よりも下流側で交差する。この２直線が交差してできる角のうち小さい方が２直線のなす角である。何れの場合においても、なす角は、０°より大きく、９０°より小さい正の値である。

仮に、旋回室に段差が形成されていたりテーパが形成されていたりする場合、噴出口の近傍では旋回空気流は内壁面に沿っていても、噴出口から離れるに連れて、内壁面から離れたり、流れが乱れたりする。この点、本実施形態では旋回室３４の径が一定であるため、繊維走行方向の全体にわたって、内壁面３５に沿う旋回空気流を発生させることができる。

以上の構成により、旋回室３４は上記の第１の特徴を発揮することができる。このような内壁面３５に沿う旋回空気流を巻付繊維８ｂに作用させるために、空気紡績装置９は、更に、第２距離Ｌ２に関する条件と、有効長さｈに関する条件と、を有する。

第２距離Ｌ２とは、繊維案内部材３１の下流端（第１平面３１ａ）から、中空ガイド軸体４０の上流端までの距離の軸中心に平行な方向の成分である。第２距離Ｌ２が短過ぎると、巻付繊維８ｂが反転しにくくなる。第２距離Ｌ２が長過ぎると、ニップ点から中空ガイド軸体４０までの距離が長くなるので、繊維束８に含まれる繊維が脱落し易くなる。従って、本実施形態では、第２距離Ｌ２は、０．３ｍｍ以上であることが好ましく、２．０ｍｍ以下、３．０ｍｍ以下、５．０ｍｍ以下、７．０ｍｍ以下であることが好ましい。また、本実施形態の旋回室３４は、中空ガイド軸体４０の上流端よりも上流側だけでなく下流側にも位置するように形成されている。

有効長さｈは、旋回空気流を巻付繊維８ｂに作用させることができる長さ（軸中心に沿う長さ）である。旋回空気流は、上述のように噴出口３７ａの上流側にも存在するが、主として噴出口３７ａの下流側に存在する。そのため、有効長さｈは、噴出口３７ａから旋回室３４の繊維走行方向の下流端までの軸中心に沿う長さである。有効長さｈは、旋回空気流が旋回室３４を半周から１周するように定められる。

具体的には、有効長さｈは、ノズル角度θを用いて表される。ノズル角度θとは、旋回室３４の径方向で見たときに（即ち図６において）、軸中心に垂直な仮想平面１０４と、ノズル中心線１０２と、が交差してできる角度のうち小さい方の角（仮想平面１０４とノズル中心線１０２がなす角）である。旋回室３４の直径ｄをｄとした場合、「ｄπ／２ｔａｎθ≦ｈ≦ｄπ／ｔａｎθ」が成立することが好ましい。内壁面３５が軸中心と厳密に平行でない場合は、例えば噴出口３７ａが形成される位置における直径ｄを用いることが好ましい。噴出口３７ａが形成される位置では、旋回空気流が発生するとともに、巻付繊維８ｂの旋回等も生じている。

ｄπは内壁面３５の周長である。旋回空気流は、ノズル角度θを維持して内壁面３５に沿って流れる。ｄπ／２ｔａｎθ＝ｈが成立するときは、旋回室３４の下流端までに旋回空気流が半周する。ｄπ／ｔａｎθ＝ｈが成立するときは、旋回室３４の下流端までに旋回空気流が１周する。従って、旋回空気流が旋回室３４を半周から１周する場合、上記の式が成立する。これにより、適切な範囲で巻付繊維８ｂを旋回させることができる。

次に、第２の特徴を発揮するための空気紡績装置９の構成について説明する。

図６に示すように、フロントローラ対２５のニップ点から中空ガイド軸体４０の上流端（更に詳細には上流端かつ軸中心である点）までの距離を第１距離Ｌ１と称する。第１距離Ｌ１は、直線距離であり、繊維束８の実際の走行経路に沿う距離ではない。第１距離Ｌ１は、３次元空間における線分の長さであるが、フロントローラ対２５の軸方向で見た図（図６）における線分の長さとして表現することもできる。第１距離Ｌ１が短いほど、反転する繊維が少なくなって巻き付く繊維量が少なくなる傾向にある。巻き付く繊維量は多過ぎても少な過ぎても紡績糸１０の品質に影響することがあるため、第１距離Ｌ１は、ノズルブロック３３の形状、原料（繊維束８）の性質、生成する紡績糸１０の糸番手等に応じて、適切な値が設定される。また、繊維束８はフロントローラ対２５のニップ点（第１距離Ｌ１の一端）において保持されているため、第１距離Ｌ１は、巻付繊維８ｂの最大長さに一致する。

本実施形態では、第２の特徴を発揮させるために（巻付繊維８ｂが次に供給された巻付繊維８ｂと重ならないようにするために）、第１距離Ｌ１は、旋回室３４の周長以下である。図５に示すように、巻付繊維８ｂは、内壁面３５に沿って旋回する。第１距離Ｌ１を旋回室３４の周長以下に設定することで、巻付繊維８ｂの長さも旋回室３４の周長以下となり、巻付繊維８ｂが内壁面３５に沿って１周しなくなる。そのため、巻付繊維８ｂが、次に供給された巻付繊維８ｂと重ならなくなる。その結果、巻付繊維８ｂが分散するので、巻付繊維８ｂが芯繊維８ａに均一に巻き付き易くなる。このように、本実施形態の空気紡績装置９は第２の特徴を有している。

第１距離Ｌ１は、例えば１９ｍｍ以上２８ｍｍ以下であることが好ましく、１９ｍｍ以上２１ｍｍ以下であることが更に好ましい。第１距離Ｌ１が２１ｍｍである場合、旋回室３４の直径ｄが約６．７ｍｍであれば、第１距離Ｌ１＝周長が成り立つ。従って、直径ｄが６．７ｍｍ以上であれば、当該特徴を有するノズルブロック３３を、第１距離Ｌ１が１９ｍｍ以上２１ｍｍ以下の構成に採用できる。また、第１距離Ｌ１が２８ｍｍである場合、旋回室３４の直径ｄが約９．０ｍｍであれば、第１距離Ｌ１＝周長が成り立つ。以上により、直径ｄは６．７ｍｍ以上９．０ｍｍ未満であることが好ましい。直径ｄは７．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下であることが更に好ましい。

上記の第１の特徴及び第２の特徴を有することにより、巻付繊維８ｂが芯繊維８ａに均一に巻き付き易くなる。図７には、本実施形態の紡績方法で生成される紡績糸１０の模式図が示されている。この紡績糸１０は、巻付繊維８ｂの巻付き力がソフトで、巻付繊維８ｂが芯繊維８ａに均一に巻き付いているので、風合いが柔らかく、均一な外観の紡績糸１０を生成できる。

以上に説明したように、本実施形態の紡績ユニット２は、ドラフト装置７と、空気紡績装置９と、を備え、紡績糸１０の製造を行う。ドラフト装置７は、繊維束８をニップして送出するフロントローラ対２５を含んで構成されており、繊維束８をドラフトする（ドラフト工程）。空気紡績装置９は、ドラフト装置７が送出した繊維束８に旋回空気流を作用させて紡績糸１０を生成する（紡績工程）。空気紡績装置９は、ノズルブロック３３と、中空ガイド軸体４０と、を備える。ノズルブロック３３には、空気を噴出するための紡績ノズル３７と、円柱状の旋回室３４を形成する内壁面３５と、が形成されており、紡績ノズル３７から噴出した空気により旋回室３４に旋回空気流が発生する。中空ガイド軸体４０は、旋回室３４を通過した繊維束８が内部を通過するとともに、空気紡績装置９の軸中心を回転中心とした回転が紡績中は規制されるように取り付けられる。内壁面３５は全体にわたって軸中心と平行である。フロントローラ対２５のニップ点から中空ガイド軸体４０の繊維走行方向の上流端までの距離である第１距離Ｌ１は、旋回室３４の周長以下である。軸中心で見たときに、紡績ノズル３７のノズル中心線１０２は、内壁面３５に接しているか、径方向外側に当該紡績ノズル３７の半径以下の平行移動を行うことで当該内壁面３５に接する。紡績ノズル３７の噴出口３７ａが形成されている箇所における旋回室３４の直径ｄが６．７ｍｍ以上９．０ｍｍ未満である。

ノズル中心線１０２と内壁面３５が上記の関係を有し、更に、旋回室３４の内壁面３５が軸中心と平行であるため、内壁面３５に沿う旋回空気流を巻付繊維８ｂに作用させることができる。これにより、巻付繊維８ｂが内壁面３５に沿うように旋回するため、巻付繊維６ｂが中空ガイド軸体４０の外表面の周囲を旋回する場合と比較して、巻付繊維８ｂを分散させつつ、巻付繊維８ｂに掛かるテンションを軽減できる。また、第１距離Ｌ１が旋回室３４の周長以下なので、旋回室３４内で巻付繊維８ｂが１周しにくいため、次に供給された巻付繊維８ｂと重なりにくい。この点においても、巻付繊維８ｂが分散し易くなる。また、一般的な第１距離Ｌ１を考慮すると、旋回室３４の直径ｄが上記の範囲であることが、更に好ましい。巻付繊維８ｂが分散したり、テンションが軽減されていたりすることで、巻付繊維８ｂが芯繊維８ａに均一に巻き付き易くなる。その結果、風合いが柔らかく、均一な外観の紡績糸１０を生成できる。

本実施形態の紡績ユニット２において、軸中心に平行な任意の平面で切った断面において、軸中心（軸中心線１０３）と内壁面３５とがなす角が１．５°以内である。

これにより、軸中心と内壁面３５の平行度が十分高いので、内壁面３５に沿うとともに、乱れの少ない旋回空気流を発生させることができる。

本実施形態の紡績ユニット２において、旋回室３４の直径ｄ、軸中心に垂直な仮想平面１０４とノズル中心線１０２とがなすノズル角度θ、噴出口３７ａから旋回室３４の繊維走行方向の下流端までの軸中心に沿う有効長さｈについて、ｄπ／２ｔａｎθ≦ｈ≦ｄπ／ｔａｎθが成立する。

これにより、ノズル角度θに沿って流れる旋回空気流が旋回室３４内を半周から１周することとなるので、適切な範囲で巻付繊維８ｂを旋回させることができる。

本実施形態の紡績ユニット２において、空気紡績装置９は、ドラフト装置７が送出した繊維束８を旋回室３４に向けて案内する繊維案内部材３１を備える。繊維案内部材３１の繊維走行方向の下流端から、中空ガイド軸体４０の繊維走行方向の上流端までの距離の、中空ガイド軸体４０の軸中心に平行な方向の成分である第２距離Ｌ２が０．３ｍｍ以上７．０ｍｍ以下である。

これにより、巻付繊維８ｂに掛かるテンションを軽減しつつ、脱落する繊維の量を少なくすることができる。

本実施形態の紡績ユニット２において、ノズルブロック３３に形成されている紡績ノズル３７の数が、３以上６以下である。

これにより、紡績ノズル３７が複数形成されることで、噴出口３７ａから噴出した空気が、別の噴出口３７ａから噴出した空気にあたることで、噴出口３７ａよりも繊維走行方向の上流側にも旋回空気流を発生させることができる。そのため、旋回室３４の広い範囲において内壁面３５に沿う旋回空気流を発生させることができる。また、紡績ノズル３７の数を多くし過ぎないことで、旋回空気流の乱れを小さくすることができる。

本実施形態の紡績ユニット２において、第１距離Ｌ１が１９ｍｍ以上２８ｍｍ以下である。

これにより、紡績ユニット２は様々な条件で紡績を行う場合に対応することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。以下の変更例は、適宜組み合わせ可能である。

針状部材３２を省略して、繊維案内部材３１の下流側端部により、針状部材３２の機能を果たしても良い。

空気紡績装置９の下流側の位置において、糸貯留装置１４に代えて、又はそれに加えて、回転駆動されるデリベリローラと、デリベリローラに押し付けられるニップローラと、を備え、デリベリローラとニップローラとの間で紡績糸１０を挟んで下流へ送るようにしてもよい。この場合、デリベリローラとニップローラの下流に、吸引空気流を用いたスラックチューブ、及び／又は機械式のコンペンセータを設けてもよい。

紡績ユニット２では、繊維通過方向が上側から下側に向かうように各装置が配置されているが、繊維通過方向が下側から上側に向かうように各装置が配置されていてもよい。

繊維案内部材３１とノズルブロック３３は、１つの部材として一体的に構成されていてもよい。

紡績ユニット２は、パッケージ２８から紡績糸１０を少なくとも空気紡績装置９まで逆搬送し、その後、ドラフト装置７によるドラフト動作と空気紡績装置９による紡績動作を開始することにより、分断されていた紡績糸１０を連続状態にしてもよい（いわゆるピーシング）。

紡績機１は、糸継台車３を備えずに、分断されていた紡績糸１０を連続状態にするための構成が各紡績ユニット２に設けられていてもよい。

１ 紡績機
２ 紡績ユニット
７ ドラフト装置
９ 空気紡績装置
３１ 繊維案内部材
３２ 針状部材
３３ ノズルブロック
３４ 旋回室
３５ 内壁面
３７ 紡績ノズル
４０ 中空ガイド軸体

Claims (7)

1. 繊維束をニップして送出するフロントローラ対を含んで構成されており、前記繊維束をドラフトするドラフト装置と、
   前記ドラフト装置が送出した前記繊維束に旋回空気流を作用させて紡績糸を生成する空気紡績装置と、
   を備え、
   前記空気紡績装置は、
   空気を噴出するための紡績ノズルと、円柱状の旋回室を形成する内壁面と、が形成されており、前記紡績ノズルから噴出した空気により前記旋回室に旋回空気流が発生するノズルブロックと、
   前記旋回室を通過した前記繊維束が内部を通過するとともに、前記空気紡績装置の軸中心を回転中心とした回転が紡績中は規制されるように取り付けられる中空ガイド軸体と、
   を備え、
   前記内壁面は全体にわたって前記軸中心と平行であり、
   前記フロントローラ対のニップ点から前記中空ガイド軸体の繊維走行方向の上流端までの距離である第１距離は、前記旋回室の周長以下であり、
   前記軸中心で見たときに、前記紡績ノズルのノズル中心線は、前記内壁面に接しているか、径方向外側に当該紡績ノズルの半径以下の平行移動を行うことで当該内壁面に接し、
   前記紡績ノズルの噴出口が形成されている箇所における前記旋回室の直径が６．７ｍｍ以上９．０ｍｍ未満であることを特徴とする紡績ユニット。
2. 請求項１に記載の紡績ユニットであって、
   前記軸中心に平行な任意の平面で切った断面において、前記軸中心と前記内壁面とがなす角が１．５°以内であることを特徴とする紡績ユニット。
3. 請求項１又は２に記載の紡績ユニットであって、
   前記旋回室の直径をｄとし、
   前記旋回室の径方向で見たときに、前記軸中心に垂直な平面と、前記ノズル中心線と、がなす角であるノズル角度をθとし、
   前記噴出口から前記旋回室の繊維走行方向の下流端までの前記軸中心に沿う長さをｈとしたときに、
   ｄπ／２ｔａｎθ≦ｈ≦ｄπ／ｔａｎθが成立することを特徴とする紡績ユニット。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載の紡績ユニットであって、
   前記空気紡績装置は、前記ドラフト装置が送出した前記繊維束を前記旋回室に向けて案内する繊維案内部材を備え、
   前記繊維案内部材の繊維走行方向の下流端から、前記中空ガイド軸体の繊維走行方向の上流端までの距離の、前記中空ガイド軸体の軸中心に平行な方向の成分である第２距離が０．３ｍｍ以上７．０ｍｍ以下であることを特徴とする紡績ユニット。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載の紡績ユニットであって、
   前記ノズルブロックに形成されている前記紡績ノズルの数が、３以上６以下であることを特徴とする紡績ユニット。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載の紡績ユニットであって、
   前記第１距離が１９ｍｍ以上２８ｍｍ以下であることを特徴とする紡績ユニット。
7. 繊維束をニップして送出するフロントローラ対を含んで構成されたドラフト装置を用いて、繊維束をドラフトするドラフト工程と、
   前記ドラフト装置が送出した前記繊維束に旋回空気流を作用させる空気紡績装置を用いて、紡績糸を生成する紡績工程と、
   を含む紡績糸の製造方法において、
   前記空気紡績装置は、
   空気を噴出するための紡績ノズルと、円柱状の旋回室を形成する内壁面と、が形成されており、前記紡績ノズルから噴出した空気により前記旋回室に旋回空気流が発生するノズルブロックと、
   前記旋回室を通過した前記繊維束が内部を通過するとともに、前記空気紡績装置の軸中心を回転中心とした回転が紡績中は規制されるように取り付けられる中空ガイド軸体と、
   を備え、
   前記内壁面は全体にわたって前記軸中心と平行であり、
   前記フロントローラ対のニップ点から前記中空ガイド軸体の繊維走行方向の上流端までの距離である第１距離は、前記旋回室の周長以下であり、
   前記軸中心で見たときに、前記紡績ノズルのノズル中心線は、前記内壁面に接しているか、前記軸中心側に当該紡績ノズルの半径以下の平行移動を行うことで当該内壁面に接し、
   前記紡績ノズルの噴出口が形成されている箇所における前記旋回室の直径が６．７ｍｍ以上９．０ｍｍ未満であることを特徴とする紡績糸の製造方法。

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