JP4200623B2 - 糸条加熱処理ローラ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紡糸巻取機で巻き上げる糸条を延伸のため加熱する糸条加熱処理ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
紡糸システムにおいては、紡糸巻取機に巻き上げる複数本の糸条を糸条加熱処理ローラ間に掛け渡し、各ローラ内のヒータにて各糸条を加熱すると共に、各ローラの周速比に応じて糸条を延伸する。各糸条加熱処理ローラは、円筒状の支持体、回転軸、ローラ本体及びヒータとで構成される。回転軸は、支持体の内側に軸受によって支持されている。ローラ本体は、支持体の外側に配置されて、回転軸の一端側に連結されている。また、ヒータは、支持体とローラ本体との間に配設されている。
【０００３】
そして、糸条加熱処理ローラでの糸条の加熱が開始されると、ヒータの加熱による熱は、支持体から軸受の外輪に伝達される。また、ヒータの熱は、ローラ本体、該ローラ本体と回転軸との連結部、及び回転軸から軸受の内輪に伝達され、軸受の温度を上昇させる。この軸受の温度上昇は、軸受の潤滑剤などを劣化させ軸受の寿命を低下させると共に、糸条加熱処理ローラの耐久性も低下させることになる。この問題を解決する手段としては、軸受の外輪の外側にヒートパイプを設け、このヒートパイプにて軸受の熱を、多数のフィンを設けた放熱部材に伝達して放熱することで、各軸受の温度上昇を抑制するものなどが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の糸条加熱処理ローラの軸受冷却方式では、放熱が十分に行われず、軸受の冷却が不十分になる場合があった。
【０００５】
本発明の目的は、軸受の温度上昇を抑制して、耐久性を向上できる糸条加熱処理ローラを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の糸条加熱処理ローラ（請求項１）は、支持体の内側に軸受にて支持した回転軸と、支持体の外側で回転軸の一端側に連結したローラ本体と、支持体とローラ本体との間に配設したヒータとを備える。そして、糸条加熱処理ローラでは、回転軸の他端側に、回転軸と共に回転する冷却ファンを設け、冷却ファンの回転による送風で軸受の熱を放熱する冷却手段を設け、前記冷却手段は、前記軸受の熱を吸熱するヒートパイプを含み、前記ヒートパイプの他端側が、前記冷却ファンが配設された冷却空間へ突出しているものである。
糸条加熱処理ローラでは、回転軸にてローラ本体を回転し、ヒータにてローラ本体を加熱することで、糸条を加熱処理する。回転軸と共に、冷却ファンを回転することで、エア風を発生できる。
また、ヒータからの熱は支持体から軸受に伝達され、軸受の温度を上昇させることになるが、冷却ファンのエア風を冷却手段に作用し、エア風によって軸受の熱を奪うことで、軸受を十分に冷却できる。そして、冷却ファンのエア風、冷却手段を用いて軸受を冷却するとき、エア風をローラ内外で送通させることで、ローラ内で熱のこもることを防止でき、軸受を十分に冷却できる。
さらに、軸受の熱は、ヒートパイプによって、冷却ファンまで伝達される。そして、冷却ファンのエア風をヒートパイプに作用して、軸受の熱をヒートパイプからエア風によって奪うことで、軸受を冷却できる。
【０００７】
本発明となる糸条加熱処理ローラ（請求項２）では、前記冷却手段は、前記支持体に設けられて前記軸受の外輪側に位置する第１ヒートパイプと、前記回転軸に設けられて前記軸受の内輪側に位置する第２ヒートパイプとを含み、前記第１ヒートパイプと前記第２ヒートパイプの他端側が、共に、前記冷却空間へ突出している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の糸条加熱処理ローラについて、図１〜図６を参照して説明する。
なお、糸条加熱処理ローラとしては、図１の紡糸システムＸに適用した例について説明する。
【００１１】
図１及び図２に示す紡糸システムＸは、紡出機から紡出された複数本の糸条Ｙを加熱延伸して、紡糸巻取機Ｚにて巻き上げる。各糸条Ｙの加熱延伸は、第１ゴテットローラＧＲ１及び第２ゴデットローラＧＲ２とで行われる。各ゴデットローラＧＲ１，ＧＲ２は、糸条加熱処理ローラ１とセパレータローラＳＲとでローラ対を構成してなる。上記紡出機から紡出された複数本の糸条Ｙは、第１ゴデットローラＧＲ１に入り、糸条加熱処理ローラ１とセパレータローラＳＲとの間で数回巻回される。第１ゴデットローラＧＲ１を出た各糸条Ｙは、第２ゴデットローラＧＲ２に入り、糸条加熱処理ローラ１とセパレータローラＳＲとの間で数回巻回された後、ローラ軸方向に展開され、紡糸巻取機Ｚにて各パッケージごとに巻き上げられる。このとき、第２ゴデットローラＧＲ２の周速を、第１ゴデットローラＧＲ２より速くすることで、各ゴデットローラＧＲ１，ＧＲ２の間で巻回された各糸条Ｙを加熱延伸する。
【００１２】
次に、糸条加熱処理ローラ１の具体的な構造を、図３〜図６にて説明する。
図３に示す糸条加熱処理ローラ１は、支持体２、回転軸３、ローラ本体４及びヒータ５を備え、駆動モータ９の駆動にて回転軸３を回転する。
【００１３】
支持体２は、回転軸３を支持するもので、支持部材６及び支持フレーム７とでなる。支持部材６は、フランジ８を有する円筒状に形成され、回転軸３に同心として配置されている。この支持部材６は、フランジ８を支持ブラケット７にボルトにより取付けることで、該支持ブラケット７に一体化される。支持ブラケット７は、回転軸３の軸心方向で、駆動モータ９との間にエア吸引路Ｐを形成して配置されている。また、駆動モータ９は、支持ブラケット７上に固定されている。この支持ブラケット７の内部には、冷却空間Ｕが形成されている。この冷却空間Ｕはエア吸引路Ｐに開口している。これで、支持体２は、ローラ１外部からエアを冷却空間Ｕ内に導入可能としている。
【００１４】
回転軸３は、支持部材６の内周穴１０内に挿入され、一対の軸受１１，１２によって支持部材６に回転自在に支持されている。各軸受１１，１２は、支持部材６の軸心方向の両端側に夫々設けられている。また、回転軸３は、支持部材７内を貫通して駆動モータ９と反対側に突出されている。この回転軸３は、駆動モータ９側で縮径して冷却空間Ｕに突出して、カップリング１３によって駆動モータ９の駆動軸９ａに連結されている。これで、回転軸３は、駆動モータ９の駆動によって支持部材６に対して回転する。
【００１５】
ローラ本体４は、支持部材６の円筒状部分の外側との間に間隔をもって配置されている。また、ローラ本体４は、円筒体の一端を側壁１４で閉鎖するコップ状に形成されている。ローラ本体４の側壁１４には、円筒体内に突出するボス部１５が一体形成されている。このローラ本体４は、円筒体の開口側から支持部材６の外側に嵌挿され、ボス部１５を回転軸３先端に圧入することで回転軸３の一端側に連結される。そして、ローラ本体４は、側壁１４外側からナット１６を回転軸３先端に螺着し、ナット１６の締め付けにて回転軸３に締結される。これで、ローラ本体３は、回転軸３の先端から支持部材６のフランジ８近傍まで片持ち状に延在され、回転軸３と共に回転される。また、ローラ本体４は、ボス部１５と回転軸３とで連結部３７を形成する。
【００１６】
ヒータ５は、支持部材６とローラ本体４との間で、ローラ本体４の内側に対峙するように、ヒータ支持部材１７を介して支持部材６に取付けられている。ヒータ支持部材１７は、支持部材６の円筒状部分との間に間隔を隔てて配置され、スペーサ１８を介在して支持部材６のフランジ８に押し当てられている。これで、ヒータ５は、ローラ本体４の円筒体を内側から加熱する。
【００１７】
また、糸条加熱処理ローラ１は、各軸受１１，１２の温度上昇を抑制する、冷却構造、及び伝熱抑制構造を備えている。
【００１８】
糸条加熱処理ローラ１の冷却構造は、各軸受１１，１２を冷却するためのエア風を発生する冷却ファン２１と、冷却ファン２１のエア風で各軸受１１，１２を冷却する第１及び第２冷却手段５１，５２とで構成される。
【００１９】
冷却ファン２１は、支持ブラケット７の冷却空間Ｕ内に配置され、エア吸引路Ｐから支持部材６側へ送風可能として回転軸３に設けられる。この冷却ファン２１は、回転軸３と共に回転され、ローラ外部のエアをエア吸引路Ｐから冷却空間Ｕ内に引き込んで、冷却空間Ｕ内にて気流を発生させる。
【００２０】
第１冷却手段５１は、第１ヒートパイプ２６、及び第２ヒートパイプ２７とでなる。第１及び第２ヒートパイプ２６，２７は、水蒸気などの熱移送媒体を充填してなり、各軸受１１，１２の熱を低温側へ移送するものである。
【００２１】
第１ヒートパイプ２６は、複数本設けられ、それぞれ支持部材６の各挿入孔６ａ内に挿入されている。各ヒートパイプ２６は、各軸受１１，１２の外輪の外側近傍に配置され、冷却空間Ｕから回転軸３の軸心方向に延びて軸受１１近傍を経て軸受１２近傍まで達している。これら複数のヒートパイプ２６は、支持部材６の周方向に間隔を隔てて設けられている（図４参照）。また、各ヒートパイプ２６は、冷却空間Ｕ内に突出して、冷却ファン２１の外側周りに配置されている。これで、第１ヒートパイプ２６は、各軸受１１，１２の外輪の外側から各軸受１１，１２の熱を、冷却空間Ｕの冷却ファン２１近傍まで伝達する。この第１ヒートパイプ２６は、各軸受１１，１２の外輪側の冷却手段となっている。
【００２２】
第２ヒートパイプ２７は、複数本設けられ、それぞれ回転軸３の各挿入孔３ａ内に挿入され、回転軸３と共に回転する。。各ヒートパイプ２７は、各軸受１１，１２の内輪の内側近傍に配置され、冷却空間Ｕから回転軸３の軸心方向に延びて軸受１１近傍を経て軸受１２近傍まで達している。これら複数のヒートパイプ２７は、回転軸３の周方向に間隔を隔てて設けられている（図４参照）。また、各ヒートパイプ２７は、冷却空間Ｕ内に突出して、冷却ファン２１に対峙するように配置されている。これで、第２ヒートパイプ２７は、各軸受１１，１２の内輪の内側から各軸受１１，１２の熱を、冷却空間Ｕまで伝達する。この第２ヒートパイプ２７は、各軸受１１，１２の内輪側の冷却手段となっている。
【００２３】
そして、第１及び第２ヒートパイプ２６，２７の挿入構造は、図５に示すものを採用する。図５において、各ヒートパイプ２６，２７は、各挿入孔３ａ，６ａとの間に断熱効果のある空隙４５を形成して、各挿入孔３ａ，６ａ内に挿入する。また、各ヒートパイプ２６，２７は、各挿入孔３ａ，６ａに嵌挿されるパイプ材４６によって、支持部材６、回転軸３に支持する。そして、各ヒートパイプ２６，２７の軸受１２側の空隙４５部分には、各ヒートパイプ２６，２７を覆って伝熱材４７を装填する。この挿入構造において、各ヒートパイプ２６，２７は、空隙４５にて支持部材６、回転軸３から断熱され、伝熱材４７にて軸受１２の外輪の外側、又は内輪の内側から各軸受１１，１２の熱を効果的に伝導して、冷却空間Ｕの冷却ファン２１まで伝達できる。図５の挿入構造では、軸受１２がヒータ５、ヒータ支持部材１７の内側に設けられ、ヒータ５の熱影響を直接受けることに鑑みて、この軸受１２を十分に冷却可能とするものである。なお、第２ヒートパイプ２７は、回転軸３の軸心に対して偏心した位置に配置される。従って、回転軸３が回転した時、第２ヒートパイプ２７の冷却空間Ｕに突出した部分が回転軸３の軸心を中心として旋回されるようになり、効率良く冷却されることになる。
【００２４】
第２冷却手段５２は、図５にも示す如く、冷却ファン２１のエア風を各軸受１１，１２の外輪の外側に導入して、各軸受１１，１２を冷却するもので、エア通路２８として構成される。エア通路２８は、複数のエア通孔２９と、第１及び第２エア路３０，３１とでなる。各エア通孔２９は、支持部材６に形成され、第１ヒートパイプ２６の外側近傍を貫通して、冷却空間Ｕを支持部材６とヒータ支持部材１７との間に連通する。また、複数のエア通孔２９は、支持部材６の周方向に間隔を隔てて設けられている（図４参照）。第１及び第２エア路３０，３１は、円筒状のガイド体３２によって、支持部材６とヒータ支持部材１７との間で二重の環状空間として、回転軸３の両軸端にわたって形成されている。この第エア路３０は、各エア通孔２９にて冷却空間Ｕに連通され、支持部材６の外側を通って延びて、軸受１１の外輪の外側を経て軸受１２の外輪の外側に至っている。第２エア路３１は、ガイド体３２の軸受１２側の連絡孔３２ａにて第１エア路３０に連通され、ヒータ支持部材１７の内側を通って延びて、回転軸３の他端側である支持部材６のフランジ８まで至っている。また、第２エア路３１は、支持部材６、ヒータ支持部材１７とスペーサ１８との間の隙間を通して、ローラ外部に連通されている。これで、エア通路２８は、冷却ファン２１のエア風を各エア通孔２９から第１エア路３０に導入し、第１エア路３０によってエア風を各軸受１１，１２の外輪の外側まで導く。また、エア風を、第１エア路３０から第２エア路３１に流すことで、ローラ外部に排気する。従って、外気をローラ内に通すことができる。この第２冷却手段５２は、各軸受１１，１２の外輪側冷却手段となっている。
【００２５】
糸条加熱処理ローラ１の伝熱抑制構造は、ヒータ５、ローラ本体４の側壁１４，ボス部１５及び回転軸３を通して各軸受１１，１２の内輪に伝熱される伝熱量を抑制するもので、抑制手段３５で構成される。
【００２６】
抑制手段３５は、図６にも示す如く、ローラ本体４と回転軸３との連結部３７にて、これらの接触面積、即ち伝熱面積Ｓを減らすことで、ヒータ５、ローラ本体４の側壁１４、ボス部１５から回転軸３への伝熱量を抑制するものである。この伝熱面積Ｓの減少は、ローラ本体４のボス部１５と、回転軸３とを非接触とする凹状の環状溝３８を形成することで行う。環状溝３８は、回転軸３の軸心方向に所定幅ｔをもって、回転軸３の一端側の外周に形成される。この第１抑制手段３５では、伝熱面積Ｓの減少にて、ヒータ５、ローラ本体４から回転軸３への伝熱を抑制することで、各軸受１１，１２の内輪への伝熱量を減少させる。また、ボス部１５と、回転軸３との間には、環状溝３８にて空隙３９が形成され、この空隙３９の断熱効果によっても回転軸３への伝熱量が抑制される。なお、環状溝３８の幅ｔは、ボス部１５と回転軸３との連結態様によって適宜調整されるものである。また、環状溝３８は、ボス部１５の内周に形成しても良い。この抑制手段３５は、各軸受１１，１２の内輪への伝達量を減少させることによる、各軸受１１，１２の内輪側を冷却する手段となっている。
【００２７】
次に、糸条加熱処理ローラ１の作動を、図３，図５及び図６によって説明する。
【００２８】
図３において、糸条加熱処理ローラ１は、駆動モータ９の駆動によって、回転軸３、ローラ本体４を回転し、同時にヒータ５によってローラ本体４を加熱する。これで、糸条加熱処理ローラ１は、図１で説明した如く、紡出機から紡出された複数本の糸条Ｙを、各セパレータローラＳＲとで数回巻回して、各糸条Ｙを加熱する。
【００２９】
各糸条Ｙの加熱が開始されると、ヒータ５の加熱による熱は、ヒータ支持部材１７、支持部材６から各軸受１１，１２の外輪に伝熱される。また、ヒータ５の熱は、ローラ本体４の側壁１４、ボス部１５、回転軸３から各軸受１１，１２の内輪に伝熱され、各軸受１１，１２の温度を上昇させる。
【００３０】
しかしながら、ヒータ５からの伝熱と同時に、第１冷却手段５１の各ヒートパイプ２６，２７は、各軸受１１，１２の外輪の外側、又は内輪の内側から各軸受１１の熱を吸熱し、冷却空間Ｕまで伝熱して放熱する。また、回転軸３の回転と同時に、冷却ファン２１が回転され、冷却空間Ｕ内にエア風を発生させる。これで、第１冷却手段５１の各ヒートパイプ２６，２７は、冷却空間Ｕ内で発生するエア風によって熱が奪われ、冷却されるので、各軸受１１，１２をエア風にて間接的に冷却する（図３参照）。更に、第２ヒートパイプ２７は、回転軸３と共に自ら旋回することにより、冷却される。
【００３１】
また、冷却ファン２１のエア風は、第２冷却手段５２のエア通路２８に導入され、第１エア路３０内を流れる過程で、各軸受１１，１２の外輪から熱を奪うことで、各軸受１１，１２などを冷却する。また、各軸受１１，１２などから熱を奪ったエア風は、第１エア路３０から第２エア路３１を流れ、この第２エア路３１を流れる過程で、ヒータ支持部材１７を冷却することで、支持部材６、各軸受１１，１２への伝熱を抑制する（図５参照）。
したがって、ヒータ５にてローラ本体４を加熱しても、冷却ファン２１のエア風を用いて、第１冷却手段５１の各ヒートパイプ２６，２７、及び第２冷却手段５２のエア通路２８によって各軸受１１，１２の外輪の外側、及び内輪の内側から各軸受１１，１２を効果的に冷却できる。この結果、各軸受１１，１２の温度上昇を効果的に抑制できる。
【００３２】
さらに、ローラ本体４の側壁１４、ボス部１５、回転軸３から各軸受１１，１２の内輪に伝熱される伝熱量は、抑制手段３５による伝熱面積Ｓの減少により抑制される（図６参照）。したがって、各軸受１１，１２の内輪側からの各軸受１１，１２の温度上昇を抑制できる。
【００３３】
本発明の糸条加熱処理ローラ１では、第１及び第２冷却手段５１，５２にて各軸受１１，１２を冷却し、抑制手段３５にて各軸受１１，１２の内輪へ伝熱される伝熱量を抑制することで、各軸受１１，１２の温度上昇を効果的に抑制でき、各軸受１１，１２の潤滑材などの劣化をなくして、各軸受１１，１２の寿命を長くすることが可能となる。この結果、糸条加熱処理ローラ１の耐久性も向上させることができる。
また、冷却ファンを回転軸３に設けることで、別途、エア供給源を冷却空間Ｕに接続することなく、既存の構造を活用して、各軸受１１，１２の冷却を行うことが可能となる。
さらに、冷却空間Ｕで発生したエア風は、直接、軸受１１に吹き付けられ、軸受１１を冷却した後、軸受１１，１２、回転軸３及び支持部材６などの隙間を通してローラ外部に排気される。また、上述の如く、エア風は、エア通路２８を通してもローラ外部に排気される。したがって、冷却空間Ｕ内では、各ヒートパイプ２６，２７から奪った熱がこもることなく、ローラ外部から導入されるエアによって各ヒートパイプ２６，２７を効果的に冷却することが可能となる。
【００３４】
なお、本発明の糸条加熱処理ローラ１としては、冷却構造、伝熱抑制構造のうちいずれかの構造だけを採用することができる。
冷却構造を採用するときは、第１及び第２冷却手段５１，５２のいずれかを採用することもできる。そして、第２冷却手段５２のみを採用するときには、冷却ファン２１を設けることなく、各軸受１１，１２を冷却し、各軸受１１，１２への伝熱を抑制できる。即ち、各ヒートパイプ２７は、図４に示す如く、回転軸３の軸心ａから偏心されているので、回転軸３の回転によって、冷却空間Ｕ内でエアを切るように回転される。したがって、冷却ファン２１を設けることなく、回転軸３の回転にて発生するエアによって、各ヒートパイプ２７を冷却できる。
【００３５】
また、糸条加熱処理ローラ１の適用例としては、紡糸システムＸに限定されるものでない。さらに、各ヒートパイプ２６，２７、各エア通孔２９の数や配置態様は、図４に示すものに限定されるものでない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の糸条加熱処理ローラ（請求項１）は、冷却ファンのエア風を冷却手段に作用し、エア風によって軸受の熱を奪うことで、軸受を冷却するので、ヒータにてローラ本体を加熱しても、軸受の温度上昇を抑制できる。したがって、軸受の潤滑材などを劣化させることなく、軸受の寿命を長くすることができ、糸条加熱処理ローラの耐久性も向上できる。
また、冷却ファンを回転軸に設けているので、別途、空気供給源を設けたり、接続したりすることを要せず、既存の構造を用いて、簡単に軸受を冷却できる。
【００３７】
本発明となる糸条加熱処理ローラ（請求項１）では、冷却ファンのエア風をヒートパイプに作用して、軸受の熱をヒートパイプからエア風によって奪うことで、軸受を冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】紡糸システムを示す概略正面図である。
【図２】紡糸システムを示す概略側面図である。
【図３】本発明の糸条加熱処理ローラの構造を示す断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３の糸条加熱処理ローラにおける第１冷却手段、第２冷却手段を示す要部拡大図である。
【図６】図３の糸条加熱処理ローラにおける抑制手段を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
１ 糸条加熱処理ローラ
２ 回転軸支持体
３ 回転軸
４ ローラ本体
５ ヒータ
２１ 冷却ファン
２６ 第１ヒートパイプ
２７ 第２ヒートパイプ
２８ エア通路
５１ 第１冷却手段
５２ 第２冷却手段

Claims (2)

1. 支持体の内側に軸受にて支持した回転軸と、前記支持体の外側に配置され前記回転軸の一端側に連結したローラ本体と、前記支持体と前記ローラ本体との間に配設したヒータとを備えた糸条加熱処理ローラにおいて、
   前記回転軸の他端側に、該回転軸と共に回転する冷却ファンを設け、該冷却ファンの回転による送風で前記軸受を冷却する冷却手段を設け、
   前記冷却手段は、前記軸受の熱を吸熱するヒートパイプを含み、
   前記ヒートパイプの他端側が、前記冷却ファンが配設された冷却空間へ突出していることを特徴とする糸条加熱処理ローラ。
2. 前記冷却手段は、前記支持体に設けられて前記軸受の外輪側に位置する第１ヒートパイプと、前記回転軸に設けられて前記軸受の内輪側に位置する第２ヒートパイプとを含み、
   前記第１ヒートパイプと前記第２ヒートパイプの他端側が、共に、前記冷却空間へ突出していることを特徴とする請求項１に記載の糸条加熱処理ローラ。

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