JP7154770B2 - ウォータージェット織機の水噴射装置 - Google Patents

Description

この発明は、ウォータージェット織機の水噴射装置に関する。

従来では、防音部材からなるカバー（以下「防音カバー」と表記する）が配置される織機が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。防音カバーは、主に騒音が発生する織機の製織部を密閉するため、織機の運転時における騒音を効果的に低減する。

特開平３－２７９４４６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された防音カバーは織機の製織部を密閉するので、防音カバーの機台への取り付けや、織機の製織条件の設定といった機台側での調整を行う場合には防音カバーの機台からの取り外し・取り付けを必要とするという問題がある。
ところで、ウォータージェット織機はより一層の高速化が求められており、従来よりも高回転の運転が試みられている。しかしながら、ウォータージェット織機の回転数が高くなると、緯入れポンプの騒音が大きくなるという問題がある。高回転の運転において騒音が大きくなる理由としては、緯入れポンプにおけるキャビテーションの発生である。具体的には、緯入れポンプによる水の吸引時に気泡が発生し、水の吐出時に気泡の消滅時に生じる大きな音が生じる。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、防音カバーを用いることなく製織時の騒音を低減することが可能なウォータージェット織機の水噴射装置の提供にある。

上記の課題を解決するために、本発明は、噴射水により緯糸を緯入れする緯入れノズルと、前記緯入れノズルへ水を圧送する緯入れポンプと、前記緯入れポンプに吸入される水を貯留する貯水タンクと、前記貯水タンクから前記緯入れポンプへ吸入される水を通す吸入管と、を備えたウォータージェット織機の水噴射装置において、前記緯入れポンプと別に設けられ、前記吸入管へ水を供給可能とする補助給水機構を備え、前記補助給水機構は、前記ウォータージェット織機の運転時に前記吸入管へ常に水を供給することを特徴とする。

本発明では、前記ウォータージェット織機の運転時に前記吸入管へ常に水を供給することにより、キャビテーション発生が一層抑制される。また、従来よりも噴射水の噴射開始のタイミングが早くなるとともに噴射水の噴射時間が従来よりも長くなる。その結果、噴射水の水量が増え、騒音の一層の低減とともに安定した緯糸の飛走を実現できる。

また、上記のウォータージェット織機の水噴射装置において、前記補助給水機構は、水道水の供給源と接続されるとともに、前記供給源からの水道水の流通を遮断する開閉弁を備えている構成としてもよい。
この場合、補助給水機構が水道水の供給源と接続されることにより、簡単な構成にて緯入れポンプの水吸引時に吸入管へ水を供給することができる。また、補助給水機構が開閉弁を備えることにより、ウォータージェット織機の停止中に補助給水機構からの水の供給を停止することができる。

また、上記のウォータージェット織機の水噴射装置において、前記補助給水機構は、前記吸入管へ水を供給する補助給水ポンプを有する構成としてもよい。
この場合、補助給水機構が有する補助給水ポンプは、吸入管への給水量および水圧を調整することができ、補助給水機構は吸入管へ水を適切に供給することができる。

本発明によれば、防音カバーを用いることなく製織時の騒音を低減することが可能なウォータージェット織機の水噴射装置を提供することができる。

第１の実施形態に係るウォータージェット織機の水噴射装置の概要を示す構成図である。 （ａ）は第１の実施形態における噴射水の噴射タイミングと水圧との関係を示すグラフ図であり、（ｂ）は、比較例における噴射水の噴射タイミングと水圧との関係を示すグラフ図である。 第２の実施形態に係るウォータージェット織機の水噴射装置の概要を示す構成図である。 第３の実施形態に係るウォータージェット織機の水噴射装置の概要を示す構成図である。 ４パターンの電磁弁開閉における騒音の測定結果を示すグラフ図である。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係るウォータージェット織機の水噴射装置（以下「水噴射装置」と表記する）について図面を参照して説明する。
図１に示す水噴射装置１０は、噴射水により緯糸Ｙを緯入れする緯入れノズル１１と、緯入れノズル１１へ水を圧送する緯入れポンプ１２と、緯入れポンプ１２に吸入される水を貯留する貯水タンク１３と、を備えている。貯水タンク１３から緯入れポンプ１２へ給水する吸入管１４が設けられている。水噴射装置１０は、緯入れポンプ１２と連結され、緯入れポンプ１２を作動させるカム機構１５を備えている。

緯入れポンプ１２は、ウォータージェット織機（以下「織機」と表記する）のフレーム（図示せず）に固定されるポンプハウジング１６を備えている。ポンプハウジング１６には、水を吸入する吸入口１７および圧縮された水を吐出する吐出口１８が設けられている。ポンプハウジング１６における吸入口１７と吐出口１８との間には貯水室１９が形成されている。吸入口１７と貯水室１９との間には逆止弁２０が設けられ、貯水室１９と吐出口１８との間には別の逆止弁２１が設けられている。従って、吸入口１７から吸入された貯水室１９の水は吸入口１７から吐出されることはなく、吐出口１８から吐出される圧縮後の水は貯水室１９へ逆流することはない。

吸入口１７には吸入管１４の一端が接続されており、吸入管１４の他端は貯水タンク１３と連通している。吸入管１４は、貯水タンク１３から緯入れポンプ１２へ給水するための主給水路に相当する。貯水タンク１３は、水源（図示せず）と接続される密閉式のタンクである。貯水タンク１３内における吸入管１４には逆止弁２２が設けられている。吐出口１８には吐出管２３の一端が接続されており、吐出管２３の他端は緯入れノズル１１と連通している。吐出管２３には、緯入れポンプ１２から吐出された水の圧力を検出する圧力センサ２４が設けられている。圧力センサ２４は、ウォータージェット織機の各部を制御する制御装置（図示せず）と接続されている。

ポンプハウジング１６内には、ポンプハウジング１６に対して往復移動可能なプランジャ２５が収容されている。プランジャ２５はポンプハウジング１６の中心に保持されている。プランジャ２５が貯水室１９から離れる方向をプランジャ２５の往動方向とし、プランジャ２５が貯水室１９に接近する方向をプランジャ２５の復動方向とする。つまり、プランジャ２５はポンプハウジング１６内にて往復移動する。ポンプハウジング１６内にはコイルばね２６が収容されている。コイルばね２６はプランジャ２５を復動方向へ付勢する圧縮コイルばねである。

プランジャ２５の一方の端面は貯水室１９に面している。プランジャ２５の往復動により貯水室１９の容積が変動する。プランジャ２５の他方の端面にはプランジャ２５と同軸となる連結軸２７の一端が連結されている。連結軸２７の他端にはカム機構１５と連結する連結部２８を備えている。

次に、カム機構１５について説明する。カム機構１５は、駆動に同期して一定の角速度により回転するカム２９と、カム２９の回転により回動されるカムレバー３０を備えている。カムレバー３０は、Ｌ字状に屈曲された形状に形成されており、緯入れポンプ１２側に延設され、カムフォロア３１が設けられたカム側アーム部３２と、カム側アーム部３２の延設方向と略直角方向に延設されるリンク側アーム部３３を備えている。カムレバー３０の中央部には回動支点となる回動軸３４が備えられている。カム側アーム部３２のカムフォロア３１は回転するカム２９と接離自在である。リンク側アーム部３３には、緯入れポンプ１２とカムレバー３０を繋ぐリンク部材３５が連結されている。

リンク部材３５は、一方の端部に設けた連結ピン３６を介して緯入れポンプ１２の連結部２８に軸着されている。また、リンク部材３５は、他方の端部に設けた連結ピン３７を介してリンク側アーム部３３と軸着されている。リンク部材３５を介して緯入れポンプ１２とカム機構１５とが連結されている。リンク部材３５はカムレバー３０および連結部２８に対して回動自在である。リンク部材３５によりカムレバー３０および連結部２８が連結されるから、カムレバー３０の回動は緯入れポンプ１２のプランジャ２５の往復動に変換される。

図示しない織機のフレームには、緯入れポンプ１２に設けたプランジャ２５の復動方向における移動範囲を規定するストッパ３８が設けられている。ストッパ３８は、カムレバー３０のリンク側アーム部３３の先端部と対向する位置に設けられている。ストッパ３８には、カムレバー３０と当接可能な調節部材３９が備えられている。カムレバー３０の回動範囲は、カムレバー３０に対する調節部材３９の進退量の調節により規定される。従って、プランジャ２５の復動方向における移動範囲は、カムレバー３０の復動方向における回動範囲の規定により規定される。

ところで、本実施形態の水噴射装置１０は、吸入管１４へ水を供給する補助給水機構４０を備えている。補助給水機構４０は、補助配水管４１および補助配水管４１に設けられた開閉弁４２を備えている。開閉弁４２は手動式の開閉弁である。補助配水管４１の一端は吸入管１４に接続されており、補助配水管４１の他端は、補助配水供給源としての水道水の供給源４３と接続されている。補助配水管４１の内径は吸入管１４の内径の半分に設定されている。水道水の供給源４３は、水圧が１．８ｋｇ／ｃｍ^２の水道水を補助配水管４１に供給可能である。

開閉弁４２は、水道水の供給源４３から補助配水管４１への水道水の流通および遮断を可能とする。本実施形態では、開閉弁４２はウォータージェット織機の運転中では常に開かれており、補助配水管４１を通る水は吸入管１４へ供給される。ウォータージェット織機の運転停止中では、開閉弁４２が閉じられる。つまり、補助配水管４１は、ウォータージェット織機の運転時に水道水の供給源４３から吸入管１４へ常に水を供給するための補助給水路に相当する。

次に、本実施形態に係る水噴射装置１０の作用について説明する。ウォータージェット織機の運転に同期してカム２９が一定の角速度で回転されると、カムレバー３０はカム２９、カムフォロア３１およびコイルばね２６の協働により回動軸３４を支点として回動する。カム２９の回転によりカムレバー３０のリンク側アーム部３３が緯入れポンプ１２から離れる方向へ回動すると、プランジャ２５はコイルばね２６の付勢力に抗して移動する往動動作を行なう。

プランジャ２５の往動動作はコイルばね２６を圧縮する。緯入れポンプ１２は、プランジャ２５の往動動作により貯水タンク１３から吸入管１４を通じて貯水室１９に一定量の水を吸入する。水を吸入するプランジャ２５の往動動作の間、吸入口１７側の逆止弁２０は開いた状態にあり、吐出口１８側の逆止弁２１は閉じた状態となる。従って、吐出管２３の水が貯水室１９側へ逆流することはない。なお、コイルばね２６の付勢力はプランジャ２５の往動動作において増大する。

カムフォロア３１が、カム２９の回動によりカム２９の最大径の位置を通過すると、カムフォロア３１はカム２９から離れる。プランジャ２５は圧縮により蓄勢されたコイルばね２６の付勢力を受けているので、カムフォロア３１がカム２９から離れることにより、プランジャ２５は、コイルばね２６の付勢力により往動動作の開始位置へ移動する復動動作を行なう。

プランジャ２５は復動動作により貯水室１９内の水を加圧する。貯水室１９内の水がプランジャ２５により加圧されると、吐出口１８側の逆止弁２１が開き、加圧された貯水室１９の水が吐出管２３を通じて緯入れノズル１１へ圧送される。プランジャ２５の復動動作のとき、吸入口１７側の逆止弁２０は閉じており、貯水室１９の水は吸入管１４へ逆流することはない。

緯入れポンプ１２から緯入れノズル１１に圧送された水は、緯入れノズル１１から噴射され、この噴射水により緯糸Ｙが経糸開口内に緯入れされる。カム２９から離れていたカムフォロア３１がカム２９に当接するか、カムレバー３０がストッパ３８に当接することにより１サイクルの水噴射を終了する。図１では、緯入れポンプ１２のプランジャ２５が往動動作を完了する時点でのカムレバー３０の位置を実線により示し、プランジャ２５が復動動作を完了する時点でのカムレバー３０の位置を二点鎖線により示している。

ところで、本実施形態では、ウォータージェット織機の運転中は、開閉弁４２が開かれている。このため、水道水の供給源４３から水道水が補助配水管４１を通り、吸入管１４へ供給される。つまり、ウォータージェット織機の運転中に水道水は補助給水機構４０によって吸入管１４へ常に供給される。

図２（ａ）は、本実施形態のウォータージェット織機における噴射タイミングと吐出される水の水圧との関係を示すグラフである。図２（ｂ）は、補助給水機構４０による水道水の供給を行わない比較例に係るグラフである。いずれのグラフも、所定の回転数（１０００ｒｐｍ以上の高回転）により運転されているウォータージェット織機において、所定の緯入れ回数（５０ピック、Ｎ＝５０）のそれぞれについて水圧を計測してグラフに示している。騒音の計測は、緯入れポンプ１２の近傍（緯入れポンプ１２の１ｍ以内の位置）にて１０秒間の計測時間により実施し、水圧の計測は、吐出管２３に設けた圧力センサ２４によって計測している。

図２（ａ）に示すように、補助給水機構４０による水道水の供給が行われることにより、噴射開始が比較例と比べて早くなっており、また、噴射終了は比較例よりも遅れている。つまり、本実施形態では、噴射される水量が比較例よりも多い。また、吸引時に貯水室１９へ補助給水機構４０による水道水の供給が行われるから気泡の発生が抑制される。従って、気泡の発生が抑制されるため、水の吐出時における気泡の消滅も少なくなり、気泡の消滅時に生じる大きな音は低減される。つまり、高回転の運転時の緯入れポンプ１２におけるキャビテーション発生が抑制され、騒音が低減される。なお、従来の水噴射装置では約１０１ｄＢの騒音が生じていたが、本実施形態の水噴射装置１０では騒音は約９７ｄＢに低減されている。

本実施形態では、緯入れポンプ１２におけるキャビテーション発生が抑制されるため、図２（ａ）に示すように比較例と比べて緯入れ時における吐出された水の水圧の変化が安定する。１回目から５０回目までの計測によって得られるグラフの形は殆ど変らない。緯入れ時の水圧が安定することにより緯糸の飛走は安定し、製織品質は向上する。因みに、比較例では、緯入れ時に吐出された水の水圧は、キャビテーションの発生によってばらつきが大きくなっている。このため、図２（ｂ）に示すようにそれぞれの回数における測定結果が安定せず、水圧の幅が生じたグラフとなる。このように、ウォータージェット織機が高回転により運転されても、製織時における緯入れポンプ１２の騒音が低減されるとともに、安定した緯入れを実現できる。

本実施形態に係る水噴射装置１０は以下の作用効果を奏する。
（１）少なくとも緯入れポンプ１２による水の吸引時に、補助給水機構４０が水を吸入管１４へ供給することにより、緯入れポンプ１２に生じるキャビテーション発生が抑制される。緯入れポンプ１２におけるキャビテーション発生の抑制により、噴射水の圧力のばらつきが抑制され、製織時における騒音を従来よりも低減することが可能である。

（２）補助給水機構４０が、ウォータージェット織機の運転時に給水配管へ常に水を供給することにより、緯入れポンプ１２におけるキャビテーション発生が一層抑制される。また、従来よりも噴射水の噴射開始のタイミングが早くなるとともに噴射水の噴射時間が従来よりも長くなる。その結果、噴射水の水量が増え、騒音の一層の低減とともに安定した緯糸の飛走を実現できる。

（３）補助給水機構４０が水道水の供給源４３と接続されることにより、簡単な構成にて吸入管１４へ水を供給することができる。また、補助給水機構４０が開閉弁４２を備えることにより、ウォータージェット織機の停止中に補助給水機構４０からの水の供給を停止することができる。これによりウォータージェット織機の停止中に無駄な水の消費を防止することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る水噴射装置について説明する。第２の実施形態は、補助給水機構の構成が第１の実施形態と異なる例である。第２の実施形態では、第１の実施形態と共通の構成については、第１の実施形態の説明を援用して符号を共通して用いる。

図３に示すように、ウォータージェット織機の水噴射装置５０が備える補助給水機構５１は、吸入管１４へ水を供給する補助給水ポンプ５２を有する。補助給水ポンプ５２は、ポンプ駆動用の電動モータ５３により駆動される。電動モータ５３は制御装置（図示せず）により制御される。本実施形態によれば、補助給水ポンプ５２は吸入管１４への水道水の給水量および水圧を調整することができ、補助給水機構５１は吸入管１４へ水を適切に供給することができる。

（第３の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る水噴射装置について説明する。第３の実施形態は、補助給水機構の構成が第１の実施形態と異なる例である。第２の実施形態では、第１の実施形態と共通の構成については、第１の実施形態の説明を援用して符号を共通して用いる。

図４に示すように、ウォータージェット織機の水噴射装置６０が備える補助給水機構６１は、電磁弁６２を備えている。電磁弁６２は制御装置（図示せず）の指令に基づいて制御される。このため、電磁弁６２の開閉のタイミングが変更でき、例えば、緯入れポンプ１２の作動に合わせた電磁弁６２の開閉が可能である。本実施形態では、図５に示すように、電磁弁６２の開閉を４つのパターンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに設定し、これらのパターンＡ～Ｄのそれぞれについて騒音を測定した。

パターンＡは、電磁弁６２を常時開として補助給水機構６１により常に水道水を吸入管１４へ給水するパターンである。パターンＢは、電磁弁６２を開くタイミングを主軸の１回転における２０～２５０°としてこの期間に補助給水機構６１により水道水を吸入管１４へ給水するパターンである。パターンＣは、電磁弁６２を開くタイミングを主軸の１回転における８０～２５０°としてこの期間に補助給水機構６１により水道水を吸入管１４へ給水するパターンである。パターンＤは、電磁弁６２を開くことなく補助給水機構６１による吸入管１４に対して給水されないパターンである。

図５に示すようにパターンＡでは最も騒音が低減されており、補助給水機構６１により常に水道水を吸入管１４へ給水するため、騒音低減の効果が最も高い結果が得られており、第１の実施形態の騒音低減の効果と同等である。パターンＢでは、パターンＡの次に騒音低減の効果が高く、次に、パターンＣはパターンＢの次に騒音低減の効果が高い。パターンＡ～Ｃでは、少なくとも緯入れポンプ１２の水吸引時に吸入管１４へ水が供給され、噴射水の水量が増える。なお、パターンＤでは、第１の実施形態における比較例と同様に騒音低減の効果は得られていない。

このように、パターンＡ～Ｄの騒音の測定結果によれば、パターンＡ～Ｃでは、噴射水の水量が増え、緯入れポンプ１２の騒音が低減される。従って、本実施形態のように、電磁弁６２の開閉のタイミングを変更することにより、少なくとも緯入れポンプ１２の水吸引時に吸入管１４へ給水され、緯入れポンプ１２の騒音を低減することができる。

なお、上記の実施形態は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、下記のように発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。

○ 上記の実施形態では、補助給水機構により給水管へ供給する水を水道水としたが、補助給水機構により給水管へ供給する水は、水道水に限定されない。水道水以外の水を補助給水機構により給水管へ供給することを妨げない。例えば、第２の実施形態のような補助給水ポンプを貯水タンク１３内に配置し、貯水タンク１３内の水を吸入管１４に供給するようにしてもよい。
○ 上記の第１の実施形態では、補助給水機構４０が開閉弁を備え、第３の実施形態では、補助給水機構６１が電磁弁６２を備えるようにしたが、この限りではない。供給源４３の水圧が僅かで流量が少ない場合には、補助給水機構は開閉弁又は電磁弁を備えなくてもよい。この場合、補助給水機構が開閉弁又は電磁弁を備える必要がないので、水噴射装置の製作コストを低減することができる。
○ 上記の実施形態では、１台のウォータージェット織機の水噴射装置に補助給水機構を備えるとしたが、この限りではない。例えば、複数台のウォータージェット織機の水噴射装置を兼用する補助給水機構としてもよい。具体的には、例えば、補助給水管をウォータージェット織機の台数に応じて分岐させ、分岐された補助給水管を各ウォータージェット織機の吸引管と接続すればよい。

１０、５０、６０ 水噴射装置
１１ 緯入れノズル
１２ 緯入れポンプ
１３ 貯水タンク
１４ 吸入管
１５ カム機構
１９ 貯水室
２０、２１、２２ 逆止弁
２３ 吐出管
２４ 圧力センサ
４０、５１、６１ 補助給水機構
４１ 補助配水管
４２ 開閉弁
４３ 水道水の供給源
５２ 補助給水ポンプ
５３ 電動モータ
６２ 電磁弁
Ｙ 緯糸

Claims (3)

1. 噴射水により緯糸を緯入れする緯入れノズルと、
   前記緯入れノズルへ水を圧送する緯入れポンプと、
   前記緯入れポンプに吸入される水を貯留する貯水タンクと、
   前記貯水タンクから前記緯入れポンプへ吸入される水を通す吸入管と、を備えたウォータージェット織機の水噴射装置において、
   前記緯入れポンプと別に設けられ、前記吸入管へ水を供給可能とする補助給水機構を備え、
   前記補助給水機構は、前記ウォータージェット織機の運転時に前記吸入管へ常に水を供給することを特徴とするウォータージェット織機の水噴射装置。
2. 前記補助給水機構は、水道水の供給源と接続されるとともに、前記供給源からの水道水の流通を遮断する開閉弁を備えていることを特徴とする請求項１記載のウォータージェット織機の水噴射装置。
3. 前記補助給水機構は、前記吸入管へ水を供給する補助給水ポンプを有することを特徴と
   する請求項１又は２記載のウォータージェット織機の水噴射装置。

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