JP6998132B2

JP6998132B2 - 糸処理装置及びローラカバー

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Publication number: JP6998132B2
Application number: JP2017096963A
Authority: JP
Inventors: 淳澤田; 欣三橋本
Original assignee: TMT Machinery Inc
Current assignee: TMT Machinery Inc
Priority date: 2017-05-16
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2037-05-16
Also published as: CN108866659A; JP2018193631A; EP3403960A1; CN108866659B; EP3403960B1

Description

本発明は、糸処理装置及びローラカバーに関する。

特許文献１に記載の紡糸延伸装置では、紡糸装置から紡出された糸Ｙを複数のゴデットローラで延伸させ、延伸させた糸を、案内ローラによって巻取ユニットまで搬送する。そして、巻取ユニットにおいて、延伸させた糸をボビンに巻き取ってパッケージを形成する。

特開2016-164314号公報

ここで、特許文献１では、案内ローラによって糸が搬送されるときに、回転する案内ローラが周囲の空気を攪拌させる。このとき、案内ローラが周囲の空気を攪拌するのに消費されるエネルギー（以下、「消費動力」ということがある）が大きいと、案内ローラを回転駆動させるモータの消費電力が大きくなってしまう。

本発明の目的は、糸搬送ローラによって糸が搬送されるときの消費動力を効果的に低減することが可能な糸処理装置、及び、ローラカバーを提供することである。

第１の発明に係る糸処理装置は、糸を搬送する糸搬送ローラと、前記糸搬送ローラを覆うローラカバーと、を備え、前記ローラカバーは、前記糸搬送ローラの外周面を取り囲むように配置される部分であって、前記糸搬送ローラが配置される空間内に外部から糸を導入させるための糸導入口と、前記空間内の糸を外部に導出させるための糸導出口とが形成された第１部分と、前記糸搬送ローラの軸方向において、前記糸搬送ローラの先端面と対向し、前記第１部分と接続された第２部分と、を有し、前記第１部分の内壁面は、いずれの部分においても、前記糸搬送ローラの中心軸からの距離の、前記糸搬送ローラの半径との差が４０ｍｍ以上５５ｍｍ以下の範囲内にある。

本発明によると、糸搬送ローラを覆うローラカバーを設けることにより、糸搬送路ローラの周囲の空気の量を少なくして、消費動力を低減することができる。このとき、糸搬送ローラの周囲の空気の量を少なくすることだけを考えれば、糸搬送ローラの外周面と第１部分の内壁面との距離をできるだけ小さくして、糸搬送ローラの外周面と第１部分の内壁面との間の隙間の容積をできるだけ小さくすることが好ましいようにも思われる。
しかしながら、糸が糸導入口を通ってローラカバー内の空間に導入されるときに、走行する糸の周囲に発生する気流（随伴流）により、ローラカバーの外部の空気が、糸導入口を通ってローラカバー内の空間に流れ込む。また、糸が糸導出口を通ってローラカバーの外部に導出されるときに、走行する糸の周囲に発生する気流（随伴流）により、ローラカバー内の空間の空気が、糸導出口を取ってローラカバーの外部に流れ出る。このとき、糸搬送ローラの外周面とローラカバーの内壁面との間の隙間の容積を小さくしすぎると、ローラカバー内の空間に流れ込む空気の流れや、ローラカバー内の空間から流れ出る空気の流れが上記隙間における空気の流れに与える影響が大きくなり、上記隙間に気流の乱れが生じやすくなる。その結果、消費動力が大きくなってしまう虞がある。

そこで、本発明では、第１部分の内壁面を、いずれの部分においても、糸搬送ローラの中心軸からの距離の、糸搬送ローラの半径との差が４０ｍｍ以上５５ｍｍ以下の範囲内となるようにする。ローラカバーのサイズをこのようなものとすれば、消費動力を効果的に低減することができる。

第２の発明に係る糸処理装置は、第１の発明に係る糸処理装置において、前記ローラカバーの内壁面は、前記糸搬送ローラの軸方向から見て、前記糸搬送ローラの軸を中心とする円形である。

本発明によると、ローラカバーの第１部分の内壁面を、糸搬送ローラの軸方向から見て糸搬送ローラの軸を中心とする円形とすれば、糸搬送ローラの外周面と、ローラカバーの第１部分の内壁面との距離が一定となり、上記隙間における気流が安定しやすくなる。これにより、消費動力をより効果的に低減することができる。

第３の発明に係る糸処理装置は、第１又は第２の発明に記載の糸処理装置において、前記糸搬送ローラの外周面の走行速度が、１０００ｍ／ｍｉｎ以上６０００ｍ／ｍｉｎ以下の範囲にある。

本発明によると、糸搬送ローラの外周面の走行速度が、１０００ｍ／ｍｉｎ以上６０００ｍ／ｍｉｎ以下の範囲であるときに、糸搬送ローラに対して上述したようなサイズのローラカバーを設けることにより、消費動力を効果的に低減することができる。

第４の発明に係るローラカバーは、糸を搬送する糸搬送ローラを覆うローラカバーであって、前記糸搬送ローラの外周面を取り囲むように配置される部分であって、前記糸搬送ローラが配置される空間内に外部から糸を導入させるための糸導入口と、前記空間内の糸を外部に導出させるための糸導出口とが形成された第１部分と、前記糸搬送ローラの軸方向において、前記糸搬送ローラの先端面と対向し、前記第１部分と接続された第２部分と、を有し、前記第１部分の内壁面は、いずれの部分においても、前記糸搬送ローラの中心軸からの距離の、前記糸搬送ローラの半径との差が４０ｍｍ以上５５ｍｍ以下の範囲内にある。

本発明によると、ローラカバーの第１部分の内壁面を、いずれの部分においても、糸搬送ローラの中心からの距離が糸搬送ローラの半径の１．６倍以上１．９倍以下の範囲内となるようにする、あるいは、ローラカバーの第１部分の内壁面を、いずれの部分においても糸搬送ローラの中心軸からの距離の、糸搬送ローラの半径との差が４０ｍｍ以上５５ｍｍ以下の範囲内となるようにすることにより、消費動力を効果的に低減することができる。

本発明の実施の形態に係る紡糸引取装置の概略構成図である。図１の案内ローラ及びローラカバーの軸方向断面図である。図２のIII－III線断面図である。図２に対応する、ローラカバーの内径が案内ローラのフランジ部の外径よりも大きい場合の、消費動力を算出するための解析モデルの図である。図３に対応する、ローラカバーの内径が案内ローラのフランジ部の外径よりも大きい場合の、消費動力を算出するための解析モデルの図である。図２に対応する、ローラカバーの内径が案内ローラのフランジ部の外径以下の場合の、消費動力を算出するための解析モデルの図である。（ａ）は実施例１～３及び比較例１～６における、ローラカバーの内径と消費動力との関係の解析結果を示す表であり、（ｂ）は（ａ）をグラフ化したものである。（ａ）は、案内ローラを駆動するモータの消費電力を測定するための実験装置のブロック図であり、（ｂ）は、ローラカバーの有無と消費動力との関係の実験結果を示す表である。

以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。

＜紡糸引取装置＞
図１に示すように、紡糸引取装置１は、紡糸延伸装置３と糸巻取装置４とを備えている。紡糸引取装置１の上方には、紡糸装置２が配置されている。紡糸装置２の紡糸口金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は、冷却筒５において冷却風が吹き付けられることによって固化して、複数の糸Ｙとなる。紡糸延伸装置３は冷却筒５の下方に配置され、冷却筒５から下方に送り出されてきた複数の糸Ｙを延伸する。糸巻取装置４は、紡糸延伸装置３によって延伸された複数の糸Ｙをボビン２９に巻き取って巻取パッケージ９を形成する。なお、以下では、上下方向と直交する、図１の左右方向を「左右方向」とし、図１に示すように左右方向の左側及び右側を定義して説明を行う。また、上下方向及び左右方向と直交する、図１の紙面と直交する方向を「前後方向」とし、図１の紙面と直交する方向の手前側を「前側」、奥側を「後側」と定義して説明を行う。

＜紡糸延伸装置＞
紡糸延伸装置３は、油剤ガイド６と、加熱延伸部７とを備えている。油剤ガイド６は、紡糸装置２から紡出された複数の糸Ｙにそれぞれ油剤を付与するものである。油剤ガイド６によって油剤が付与された複数の糸Ｙは、案内ローラ１７を介して加熱延伸部７に送られる。

加熱延伸部７は、保温箱１６と、保温箱１６に収容された５つのゴデットローラ１１ａ～１１ｅを有する。保温箱１６は、断熱材料によって形成された箱体である。保温箱１６の右側の側壁部には、複数の糸Ｙを保温箱１６内に導入するための糸導入口１６ａと、複数の糸Ｙを保温箱１６内から外部へ導出するための糸導出口１６ｂとが形成されている。糸導入口１６ａは、保温箱１６の側壁部の下端部に形成され、糸導出口１６ｂは、保温箱１６の側壁部の上端部に形成されている。

ゴデットローラ１１ａ～１１ｅは、前後方向に延びたローラである。５つのゴデットローラ１１ａ～１１ｅのうち、ゴデットローラ１１ａは、保温箱１６の底部付近に配置されている。このゴデットローラ１１ａの上方に、他の４つのゴデットローラ１１ｂ～１１ｅが、図の左右方向に振り分けられて千鳥状に配置されている。糸導入口１６ａから保温箱１６内に導入された複数の糸Ｙは、５つのゴデットローラ１１ａ～１１ｅに対して、下側のゴデットローラ１１から順に巻き掛けられている。また、糸Ｙは、５つのゴデットローラ１１ａ～１１ｅのそれぞれに、２７０°未満の巻き掛け角度で巻き掛けられている。つまり、ゴデットローラ１１ａ～１１ｅの各々に対して、糸Ｙは１回以上巻き掛けられていない。したがって、糸Ｙは、５つのゴデットローラ１１ａ～１１ｅによって順に送られることで、図１の紙面に平行な平面内において、途中で交わらない蛇行した糸道に沿って、糸導入口１６ａから糸導出口１６ｂまで走行する。

また、５つのゴデットローラ１１ａ～１１ｅは、図示しないモータによってそれぞれ回転駆動される。また、５つのゴデットローラ１１ａ～１１ｅは、それぞれ、内部にヒータを有する糸加熱ローラである。

５つのゴデットローラ１１のうち、下側に位置する、糸走行方向上流側の３つのゴデットローラ１１ａ～１１ｃは、複数の糸Ｙを延伸可能な温度まで予備加熱するための糸加熱ローラである。ポリエステル繊維からなる糸の場合、糸Ｙのガラス転移温度は８０℃程度であり、３つのゴデットローラ１１ａ～１１ｃの加熱温度（ローラ表面温度）は、上記のガラス転移温度よりもやや高い温度（例えば、８０～９５℃）に設定されている。一方、上側に位置する、糸走行方向下流側の２つのゴデットローラ１１ｄ、１１ｅは、複数の糸Ｙの延伸された状態を熱固定するための糸加熱ローラである。２つのゴデットローラ１１ｄ、１１ｅの加熱温度（ローラ表面温度）は、下側３つのゴデットローラ１１ａ～１１ｃの加熱温度よりも高い温度（例えば、１２０～１５０℃）に設定されている。また、上側２つのゴデットローラ１１ｄ、１１ｅの糸送り速度は、下側３つのゴデットローラ１１ａ～１１ｃよりも速くなっている。

保温箱１６内に導入された複数の糸Ｙは、まず、下側３つのゴデットローラ１１ａ～１１ｃによって送られる間に、延伸可能となる温度、即ち、ガラス転移温度まで予備加熱される。次に、ガラス転移温度まで予熱された複数の糸Ｙは、２つのゴデットローラ１１ｃ、１１ｄの間の糸送り速度差によって延伸される。さらに、複数の糸Ｙは、上側２つのゴデットローラ１１ｄ、１１ｅによって送られる間にさらに高い温度まで加熱されて、延伸された状態が熱固定される。上記のようにして延伸された複数の糸Ｙは、糸導出口１６ｂから保温箱１６の外部に導出され、さらに、案内ローラ１８によって糸巻取装置４に送られる。なお、案内ローラ１８、及び、案内ローラ１８を覆う後述のローラカバー４０については、後ほど詳細に説明する。

＜糸巻取装置＞
糸巻取装置４は、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２７と、コンタクトローラ２８とを備えている。ボビンホルダ２７は、前後方向に延びる円柱形状を有し、図示しないモータによって回転駆動される。このボビンホルダ２７には、その軸方向に沿って複数のボビン２９が並べて装着される。糸巻取装置４は、ボビンホルダ２７を回転させることによって、複数のボビン２９に複数の糸Ｙを同時に巻取り、複数の巻取パッケージ９を形成する。コンタクトローラ２８は、前後方向に延びたローラである。コンタクトローラ２８は、複数の巻取パッケージ９の表面に接触して所定の接圧を付与し、巻取パッケージ９の形状を整える。

＜案内ローラ、ローラカバー＞
次に、案内ローラ１８及びローラカバー４０について説明する。図１～図３に示すように、案内ローラ１８は、例えば、外径Ｄｒが１１０ｍｍ程度の、前後方向に延びたローラであり、保温箱１６の糸導出口１６ｂとほぼ同じ高さに配置されている。案内ローラ１８には、保温箱１６から送られてきた糸Ｙが巻き掛けられる。案内ローラ１８における糸Ｙの巻き掛け角度θは、例えば９０°程度である。そして、案内ローラ１８は、保温箱１６から送られてきた糸Ｙを、下方に配置された糸巻取装置４に向けて送り出す。また、案内ローラ１８の基端部には、外径Ｄｆが案内ローラ１８の外径Ｄｒよりもが大きい（例えば１６０ｍｍ程度の）フランジ部３１が設けられている。フランジ部３１にはモータ３２が取り付けられており、案内ローラ１８はモータ３２により回転駆動される。このとき、モータ３２は、案内ローラ１８の外周面１８ａの走行速度が１０００ｍ／ｍｉｎ以上６０００ｍ／ｍｉｎ以下となるような回転速度で、案内ローラ１８を回転駆動させる。

また、案内ローラ１８は、ローラカバー４０によって覆われている。ローラカバー４０は、例えば合成樹脂材料や金属材料等からなり、案内ローラ１８が取り付けられる紡糸引取装置１のフレーム５１に取り付けられている。ローラカバー４０は、第１部分４１と、第２部分４２と、第３部分４３とを有する。

第１部分４１は、円筒形状（内壁面４１ａが案内ローラ１８の軸方向から見て円形）に形成され、案内ローラ１８の外周面１８ａを取り囲むように配置されている。また、第１部分４１と案内ローラ１８とは同じ軸Ｊを中心軸とするように配置されている。また、第１部分４１の内径Ｄｃは、案内ローラ１８の外径Ｄｒの１．６倍以上１．９倍以下となっている。すなわち、内壁面４１ａは、いずれの部分においても、軸Ｊからの距離（＝Ｄｃ／２）が、案内ローラ１８の半径（＝Ｄｒ／２）の１．６倍以上１．９倍以下となっている。例えば、案内ローラ１８の外径Ｄｒが１１０ｍｍ程度であるのに対して、第１部分４１の内径Ｄｃが１９０ｍｍ以上２２０ｍｍ以下となっている。そして、本実施の形態では、内壁面４１ａの軸Ｊからの距離の、案内ローラ１８の半径との差（＝［Ｄｃ／２］－［Ｄｒ／２］）が４０ｍｍ以上５５ｍｍ以下となる。また、上記差は、内壁面４１ａの部分によらず一定である。また、案内ローラ１８の外径Ｄｒと第１部分４１の内径Ｄｃとの差により、案内ローラ１８の外周面１８ａと、第１部分４１の内壁面４１ａとの間には、外周面１８ａと内壁面４１ａとの間隔Ｃが４０ｍｍ以上５５ｍｍ以下の隙間４６が形成される。また、本実施の形態では、隙間４６の部分よらず上記間隔Ｃは一定である。

また、第１部分４１は、案内ローラ１８の軸方向に、案内ローラ１８の全長にわたって延びているとともに、案内ローラ１８の先端よりも前側まで延びている。また、第１部分４１の左端部には、案内ローラ１８の上端とほぼ同じ高さに位置する部分に糸導入口４４が形成されている。また、第１部分４１の下端部には、左右方向の位置が案内ローラ１８の右端とほぼ同じとなる部分に、糸導出口４５が形成されている。ゴデットローラ１１ｅから保温箱１６の外部へ導出された糸Ｙは、糸導入口４４を通って、案内ローラ１８が配置されたローラカバー４０内の空間に導入される。さらに、案内ローラ１８によって搬送される糸Ｙは、糸導出口４５を通って、ローラカバー４０の外部に導出され、糸巻取装置４に送られる。糸導入口４４及び糸導出口４５は、案内ローラ１８の軸方向に長尺であり、例えば、案内ローラ１８の軸方向の長さＬｓが１３４ｍｍ程度で、幅Ｗｓが１０ｍｍ程度である。

第２部分４２は、案内ローラ１８の先端面１８ｂと前後方向に対向している。第２部分４２は、案内ローラ１８の軸方向から見て第１部分４１とほぼ同じ径の円形であり、第１部分４１の前側の端部と接続されている。第３部分４３は、第１部分４１の後側の端部に設けられている。第３部分４３は、案内ローラ１８の径方向に第１部分４１から外側にはみ出しており、案内ローラ１８の軸方向から見て略矩形に形成されている。第３部分４３は、図示しないボルトなどによってフレーム５１に固定されている。

そして、本実施の形態では、ローラカバー４０がフレーム５１に取り付けられることによって、案内ローラ１８が、フレーム５１とローラカバー４０（第１部分４１、第２部分４２）とによって囲まれた空間内に配置される。そして、この空間は、糸導入口４４及び糸導出口４５を介してのみ外部と連通している。

ここで、案内ローラ１８が回転して糸Ｙを搬送するときには、案内ローラ１８が周囲の空気を攪拌する。このとき、案内ローラ１８が周囲の空気を攪拌するのに消費されるエネルギーである消費動力が大きいと、モータ３２の消費電力が大きくなってしまう。そこで、本実施の形態では、案内ローラ１８をローラカバー４０で覆うことにより、案内ローラ１８の外周面１８ａを取り囲む空気の量を少なくして、消費動力を低減させている。

このとき、案内ローラ１８の外周面１８ａを取り囲む空気の量を少なくすることだけを考えれば、ローラカバー４０の第１部分４１の内径Ｄｃを、案内ローラ１８の外径Ｄｒよりも大きい範囲でできるだけ小さくして、案内ローラ１８の外周面１８ａと第１部分４１の内壁面４１ａとの間の隙間４６の容積をできるだけ小さくすることが好ましいように思われる。

しかしながら、本実施の形態では、第１部分４１に、糸Ｙを導入するための糸導入口４４、及び、糸Ｙを導出するための糸導出口４５が形成されている。そして、糸Ｙが糸導入口４４を通ってローラカバー４０内の空間に導入される際には、走行する糸Ｙの周囲に発生する気流（随伴流）が、糸Ｙとともに糸導入口４４からローラカバー４０内の空間に流れ込む。また、糸Ｙが糸導出口４５を通ってローラカバー４０の外部に導出されるときには、走行する糸Ｙの周囲に発生する気流（随伴流）が、糸Ｙとともに糸導出口４５からローラカバー４０の外部に流れ出る。そして、上記隙間４６の容積が小さいほど、これらの随伴流が、隙間４６内の空気の流れに与える影響が大きくなる。そのため、第１部分４１隙間４６の容積が小さすぎると（内径Ｄｃが小さすぎると）、随伴流の影響により隙間４６内に大きな気流の乱れが生じ、消費動力が大きくなってしまう虞がある。

そこで、本実施の形態では、上述したように、第１部分４１の内径Ｄｃを、案内ローラ１８の外径Ｄｒの１．６倍以上１．９倍以下とすることで、案内ローラ１８の外周面１８ａと、第１部分４１の内壁面４１ａとの間に、４０ｍｍ以上５５ｍｍ以下の隙間４６が形成されるようにしている。このようにすれば、次に説明する解析結果及び実験結果からわかるように、消費動力を効果的に低減させることができる。

また、本実施の形態では、第１部分４１が円筒形状に形成され、第１部分４１と案内ローラ１８の中心軸が同じとなっていることにより、案内ローラ１８の外周面１８ａと第１部分４１の内壁面４１ａとの距離が一定となり、隙間４６の気流が安定しやすくなる。これにより、消費動力を効果的に低減させることができる。

また、紡糸引取装置１では、案内ローラ１８の外周面１８ａの走行速度が１０００ｍ／ｍｉｎ以上６０００ｍ／ｍｉｎ程度と高速であり、ローラカバー４０がないと、消費動力が大きくなる。これに対して、本実施の形態では、ローラカバー４０を上述したようなサイズのものとすることにより、次に説明する解析結果及び実験結果からわかるように、消費動力を効果的に低減させることができる。

次に、本発明の具体的な実施例について説明する。

＜実施例１～３、比較例１～６＞
実施例１～３及び比較例１、２では、上記実施形態と同様の案内ローラ１８及びローラカバー４０に対応する、図４、図５に示す解析モデル用いて、消費動力を算出した。また、比較例３～５では、図６に示す解析モデルを用いて、消費動力を算出した。

図４、図５の解析モデルでは、案内ローラ１８の外径Ｄｒを１１０ｍｍ、フランジ部３１の外径Ｄｆを１６０ｍｍとした。また、フランジ部３１を含めた案内ローラ１８の全体の軸方向の長さＬｒを２１７．５ｍｍとし、ローラカバー４０とフレーム５１によって形成される空間の、案内ローラ１８の軸方向の長さＬｃを２３７．５ｍｍとし、案内ローラ１８の先端面１８ｂとローラカバー４０の第２部分４２との間隔Ｋ１を１０ｍｍとした。また、フレーム５１の高さＨを２４０ｍｍとした。また、ローラカバー４０の厚みＴｃを１０ｍｍとした。また、糸導入口４４及び糸導出口４５を、いずれも、案内ローラ１８の軸方向の長さＬｓが１３４ｍｍで、幅Ｗｓが１０ｍｍのものとした。

また、図４、図５の解析モデルでは、第１部分４１の内径Ｄｃを一定とした。そして、実施例１～３では、それぞれ、内径Ｄｃを２２０ｍｍ、２００ｍｍ、１９０ｍｍとした。また、比較例１、２では、それぞれ、内径Ｄｃを２８０ｍｍ、２４０ｍｍとした。

一方、図６の解析モデルでは、第１部分４１のうち、案内ローラ１８のフランジ部３１を取り囲む部分の内径Ｄｂを１８０ｍｍとし、フランジ部３１よりも先端側の部分を取り囲む部分の内径Ｄｃを内径Ｄｂよりも小さいものした。そして、比較例３～５では、それぞれ、内径Ｄｃを１６０ｍｍ、１４０ｍｍ、１２０ｍｍとした。また、案内ローラ１８の軸方向において、フランジ部３１の先端と、フランジ部３１を取り囲む部分の内壁面の先端の位置との間隔Ｋ３を１０ｍｍとした。なお、図６の解析モデルのそれ以外の部分の長さについては、図４、図５の解析モデルと同じである。ここで、比較例３～５で、図４、図５の解析モデルを用いずに、図６の解析モデルを用いているのは、内径Ｄｃがフランジ部３１の外径Ｄｆ（＝１６０ｍｍ）以下となり、図４、図５の解析モデルでは、案内ローラ１８がローラカバー４０内に収まらないためである。

また、比較例６では、図４、図５の解析モデルからローラカバー４０を除いた解析モデルを用いて、上記消費動力を算出した。

また、実施例１～３及び比較例１～６では、案内ローラ１８の外周面１８ａの走行速度を５０００ｍ／ｍｉｎとした。また、図４～図６に示すように、幅Ｌｂが１２４ｍｍ、厚みＴｂが０．０８８ｍｍの帯状体Ｂが走行するとして解析を行った。帯状体Ｂは、４ｍｍの間隔で並んだ、直径が０．０８８ｍｍ（＝８３ｄｔｅｘ／３６ｆ）の３２本の糸Ｙを簡略化したものである。また、帯状体Ｂの案内ローラ１８の先端側の端と、案内ローラ１８の先端との間の間隔Ｋ４を３０ｍｍとした。また、帯状体Ｂの案内ローラ１８への巻き掛け角度θを９０°とした。また、帯状体Ｂの案内ローラ１８に巻き掛けられた部分よりも上流側の部分を、左右方向と平行に延びたものとし、その長さＬｂ１を１２０ｍｍとした。また、帯状体Ｂの案内ローラ１８に巻き掛けられた部分よりも下流側の部分を、上下方向と平行に延びたものとし、その長さＬｂ２を１２０ｍｍとした。

また、案内ローラ１８の中心軸（軸Ｊ）を中心とする直径Ｄｅ（５００ｍｍとする）の円周上の位置を、案内ローラ１８の径方向における流出境界Ｅｋとした。また、フランジ部３１を含めた案内ローラ１８の軸方向の中心からフレーム５１と反対側に離れ、且つ、フランジ部３１を含めた案内ローラ１８の軸方向の中心からの距離Ｌｅ１（１５０ｍｍとする）の位置を、案内ローラ１８の軸方向における前側の流出境界Ｅｊ１とした。また、フランジ部３１を含めた案内ローラ１８の軸方向の中心からフレーム５１側に離れ、且つ、フランジ部３１を含めた案内ローラ１８の軸方向の中心からの距離Ｌｅ２（１５０ｍｍとする）の位置を、案内ローラ１８の軸方向における後側の流出境界Ｅｊ２とした。

また、空気の流れについて、下記の（１）、（２）の支配方程式にｋ－ε乱流モデルを適用し、有限体積法により離散化、反復法により近似解を、それぞれ算出した。ここで、（１）の式は、流体が非圧縮流体であることを意味している。また、（２）の式はＲＡＮＳの式である。また、実施例１～３及び比較例１～６の解析では、前後方向がｘ方向、左右方向がｙ方向、上下方向がｚ方向である。

また、案内ローラ１８に作用するトルクＭを数値計算によって求め、消費動力Ｌを、Ｌ＝ＭΩによって算出した。ここで、Ωは、案内ローラ１８の角速度である。また、トルクＭは、上記（１）、（２）の関係式を用いて数値計算を行うことによって得られた圧力Ｐと、下記の（３）、（４）、（５）の式とを用いて算出した。ここで、上記（１）、（２）の関係式を用いて数値計算を行うことによって得られた圧力Ｐが、下記（４）の関係式のＰｆに対応する。

また、上記解析は、ＣＤ－ａｄａｐｃｏ社製のＣＤＦソフト「ＳＴＡＲ－ＣＣＭ＋」を用いて行った。図７（ａ）、（ｂ）が実施例１～３及び比較例１～６の解析結果を示している。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、比較例６と、実施例１～３及び比較例１～５とを比較すると、案内ローラ１８を覆うローラカバー４０を設けることにより、ローラカバー４０を設けない場合と比較して、消費動力を低減することができることがわかる。また、実施例１～３と、比較例１～５を比較すると、ローラカバー４０を設ける場合において、第１部分４１の内径Ｄｃを１９０ｍｍ以上２２０ｍｍ以下（内壁面４１ａの軸Ｊからの距離Ｄｃ／２の、案内ローラ１８の半径Ｄｒ／２との差を４０ｍｍ以上５５ｍｍ以下）とすれば、消費動力を２５％以上低減できることがわかる。

＜実施例４、比較例７＞
実施例４では、図８（ａ）に示すような装置を用いて、上記実施の形態と同様の、ローラカバー４０によって覆われた案内ローラ１８を回転駆動させるモータ３２の消費電力を測定した。より詳細に説明すると、実施例４では、交流電源１０１から供給された交流電圧を変圧器１０２によって変圧し、さらにインバータ１０３によって直流電圧に変換したうえでモータ３２に出力することにより、モータ３２を回転駆動させる。そして、実施例４では、電力計１０４をインバータ１０３とモータ３２との間に接続し、電力計１０４を用いてモータ３２の消費電力を測定した。

また、実施例４では、案内ローラ１８の外径Ｄｒを１１０ｍｍ、フランジ部３１の外径Ｄｆを１６０ｍｍとし、第１部分４１の内径Ｄｃを１９０ｍｍとした。また、フランジ部３１を含めた案内ローラ１８の軸方向の長さＬｒを２１８ｍｍとし、ローラカバー４０とフレーム５１によって形成される空間の、案内ローラ１８の軸方向における長さＬｃを２４８ｍｍとした。また、フレーム５１の高さを２４０ｍｍとした。また、ローラカバー４０の厚みＴｃを１０ｍｍとした。また、また、糸導入口４４及び糸導出口４５を、いずれも案内ローラ１８の軸方向の長さＬｓが１３４ｍｍで、幅Ｗｓが１０ｍｍのものとした。また、実施例４では、直径が０．０８８ｍｍ（＝８３ｄｔｅｘ／３６ｆ）の３２本のポリエステル材料からなる糸Ｙを、４ｍｍ間隔で配列させた状態で走行させた。また、糸Ｙの案内ローラ１８に対する巻き掛け角度を約９０°とした。また、実施例４では、案内ローラ１８の外周面１８ａの走行速度が約５０００ｍ／ｍｉｎ（平均速度４９２１ｍ／ｍｉｎ）となるように、モータ３２を回転駆動させた。

比較例７では、実施例４においてローラカバー４０を取り外し、それ以外の条件を実施例４と同じとして、モータ３２の消費電力の測定を行った。

図８（ｂ）が実施例４及び比較例７の実験結果を示している。図８（ｂ）の「測定電力」は、図８（ａ）の電力計１０４で測定されたモータ３２の消費電力である。そして、図８（ｂ）の消費動力は、電力計１０４で測定した消費電力から、モータ３２による損失分のエネルギー（≒７９Ｗ）と、糸Ｙの張力による損失分のエネルギー（≒１１０Ｗ）とを減算することによって算出したものである。ここで、モータ３２による損失分のエネルギーは、例えば、モータ３２を単独で駆動させて消費電力を測定することによって得られる。また、糸Ｙの張力による損失分のエネルギーは、例えば、比較例７の消費電力と、ローラカバー４０を取り外し、糸Ｙを走行させずにモータ３２を駆動させたときに電力計１０４で測定される消費電力（例えば１７５Ｗ）との差によって算出する。

図８（ｂ）の実施例４と比較例７の消費動力を比較すれば、案内ローラ１８に、第１部分４１の内径Ｄｃが１９０ｍｍのローラカバー４０を設けることにより、消費動力を効果的に低減することができることがわかる。また、実施例４及び比較例７と、上述の実施例３及び比較例６とを比較することにより、解析結果と実験結果とがおおよそ一致していることがわかる。

ここで、実施例１～３及び比較例１～６の解析結果、並びに、実施例４及び比較例７の実験結果は、案内ローラ１８の外周面１８ａの走行速度を５０００ｍ／ｍｉｎとした場合のものである。そして、案内ローラ１８の外周面１８ａの走行速度が変われば、隙間４６に発生する空気の流れの大きさが変わる。しかしながら、案内ローラ１８の形状、ローラカバー４０の形状、及び、案内ローラ１８の回転方向が同じであれば、隙間４６における空気の流れの様相は類似のものとなる。したがって、実施例１～３及び比較例１～６並びに実施例４及び比較例７において、案内ローラ１８の外周面１８ａの走行速度が５０００ｍ／ｍｉｎよりも遅い又は速い速度とした場合でも、上述したのと同様の結果が得られると推定される。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態や実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能ある。

上述の実施の形態では、案内ローラ１８の外周面１８ａの走行速度が１０００ｍ／ｍｉｎ以上６０００ｍ／ｍｉｎ以下であったが、これには限られない。案内ローラ１８の外周面１８ａの走行速度は１０００ｍ／ｍｉｎよりも遅くてもよいし、６０００ｍ／ｍｉｎよりも速くてもよい。上記のとおり、案内ローラ１８の外周面１８ａの走行速度が１０００ｍ／ｍｉｎよりも遅い、あるいは、６０００ｍ／ｍｉｎよりも速い場合にも、上述の実施例１～３及び比較例１～６、並びに、実施例４及び比較例７と類似の結果が得られると推定される。

また、上述の実施の形態では、ローラカバー４０の第１部分４１が円筒形状であり、第１部分４１の内壁面４１ａが案内ローラ１８の軸方向から見て、案内ローラ１８の軸を中心とする円形となっており、案内ローラ１８の外周面１８ａと第１部分４１の内壁面４１ａとの距離が、隙間４６の部分によらず一定となっていたが、これには限られない。例えば、第１部分４１の内壁面４１ａが、案内ローラ１８の軸方向から見て、多角形や楕円形など、円形とは別の形状であってもよい。これらの場合でも、第１部分４１の内壁面４１ａが、いずれの部分においても、案内ローラ１８の軸からの距離が案内ローラ１８の半径Ｄｒ／２の１．６倍以上１．９倍以下の範囲内にある、もしくは、第１部分４１の内壁面４１ａが、いずれの部分においても、軸Ｊからの距離の、案内ローラ１８の半径Ｄｒ／２との差が４０ｍｍ以上５５ｍｍ以下の範囲内にあれば、案内ローラ１８の外周面１８ａと第１部分４１の内壁面４１ａとの距離のばらつきがそれほど大きなものとはならず、隙間４６に生じる気流は、内壁面４１ａが円形である場合と類似するものとなり、消費動力を効果的に低減することができる。

また、上述の実施の形態では、ローラカバー４０内の空間が、糸導入口４４及び糸導出口４５を介してのみ外部と連通していたが、これには限られない。ローラカバー４０に、糸導入口４４及び糸導出口４５以外に、内部の空間の気流に影響を与えない程度に小さい、ローラカバー内の空間を外部と連通させる孔や切り欠き等が形成されていてもよい。

また、上述の実施の形態では、保温箱１６から導出された糸Ｙを糸巻取装置４に向けて送り出すための案内ローラ１８に対してローラカバー４０を設けたが、これには限られない。例えば、案内ローラ１７あるいはゴデットローラ１１ａ～１１ｅに対してローラカバーを設けてもよい。また、紡糸引取装置１がゴデットローラ１１ａ～１１ｅ及び案内ローラ１７、１８以外に、糸を搬送するためのローラを備えている場合には、そのローラに対してローラカバーを設けてもよい。

また、以上では、紡績装置から紡出された糸を延伸させたうえで巻き取る紡糸引取装置に本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。紡糸引取装置以外の、糸搬送ローラを有する糸処理装置に本発明を適用することも可能である。

１紡糸引取装置
１８案内ローラ
１８ａ外周面
１８ｂ先端面
４０ローラカバー
４１第１部分
４１ａ内壁面
４２第２部分
４４糸導入口
４５糸導出口

Claims

糸を搬送する糸搬送ローラと、
前記糸搬送ローラを覆うローラカバーと、を備え、
前記ローラカバーは、
前記糸搬送ローラの外周面を取り囲むように配置される部分であって、前記糸搬送ローラが配置される空間内に外部から糸を導入させるための糸導入口と、前記空間内の糸を外部に導出させるための糸導出口とが形成された第１部分と、
前記糸搬送ローラの軸方向において、前記糸搬送ローラの先端面と対向し、前記第１部分と接続された第２部分と、を有し、
前記第１部分の内壁面は、いずれの部分においても、前記糸搬送ローラの中心軸からの距離の、前記糸搬送ローラの半径との差が、４０ｍｍ以上５５ｍｍ以下の範囲内にあることを特徴とする糸処理装置。
前記ローラカバーの内壁面は、前記糸搬送ローラの軸方向から見て、前記糸搬送ローラの軸を中心とする円形であることを特徴とする請求項１に記載の糸処理装置。
前記糸搬送ローラの外周面の走行速度が、１０００ｍ／ｍｉｎ以上６０００ｍ／ｍｉｎ以下の範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の糸処理装置。
糸を搬送する糸搬送ローラを覆うローラカバーであって、
前記糸搬送ローラの外周面を取り囲むように配置される部分であって、前記糸搬送ローラが配置される空間内に外部から糸を導入させるための糸導入口と、前記空間内の糸を外部に導出させるための糸導出口とが形成された第１部分と、
前記糸搬送ローラの軸方向において、前記糸搬送ローラの先端面と対向し、前記第１部分と接続された第２部分と、を有し、
前記第１部分の内壁面は、いずれの部分においても、前記糸搬送ローラの中心軸から距離の、前記糸搬送ローラの半径との差が、４０ｍｍ以上５５ｍｍ以下の範囲内にあることを特徴とするローラカバー。