特許 7053287 紡糸延伸装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-04

(45)【発行日】2022-04-12

(54)【発明の名称】紡糸延伸装置

(51)【国際特許分類】

   D01D 5/098 20060101AFI20220405BHJP

【ＦＩ】

D01D5/098

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018012277

(22)【出願日】2018-01-29

(65)【公開番号】P2019131898

(43)【公開日】2019-08-08

【審査請求日】2020-10-26

(73)【特許権者】

【識別番号】502455511

【氏名又は名称】ＴＭＴマシナリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】特許業務法人梶・須原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】米倉 踏青

(72)【発明者】

【氏名】北山 太

(72)【発明者】

【氏名】井上 玲

【審査官】鈴木 祐里絵

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１６４３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２５２３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１６８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５５０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０１６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４０４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭３２－００８５１０（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】実開平０３－０１４１７６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｄ０１Ｄ１／００－１３／０２

Ｄ０２Ｇ１／００－３／４８

Ｄ０２Ｊ１／００－１３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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かつ高速に設定された調質ローラと、
前記予熱ローラ及び前記調質ローラを収容する保温箱と、を備え、
前記予熱ローラと前記調質ローラとの間で糸を延伸する紡糸延伸装置であって、
前記予熱ローラと前記調質ローラとの間に配置された仕切部と、
前記仕切部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、前記仕切部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と、
前記連通流路の流路面積を変更するためのシャッターと、
をさらに備え、
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紡糸延伸装置。

【請求項2】

前記連通流路は、前記保温箱の内面と前記仕切部との間に形成さ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。

【請求項3】

前記予熱ローラ及び前記調質ローラは、前記保温箱の背面部から前面部に向かって突出するように配設されており、
前記連通流路は、前記保温箱の側面部の内面と前記仕切部との間に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の紡糸延伸装置。

【請求項4】

前記シャッターは、前記保温箱の前記側面部に近づく又は遠ざかる方向に移動可能であることを特徴とする請求項３に記載の紡糸延伸装置。

【請求項5】

前記保温箱の前記前面部は開閉可能な開閉部となっており、
前記開閉部と前記仕切部との間にシール部材が設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の紡糸延伸装置。

【請求項6】

前記シール部材は、前記仕切部に取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の紡糸延伸装置。

【請求項7】

前記保温箱の前記側面部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３～６の何れか１項に記載の紡糸延伸装置。

【請求項8】

前記連通流路における空気の流れ方向において、前記シャッターが複数設けられていることを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の紡糸延伸装置。

【請求項9】

前記連通流路における空気の流れ方向において、前記低温空間と前記高温空間との間に前記仕切部が複数設けられていることを特徴とする請求項１～８の何れか１項に記載の紡糸延伸装置。

【請求項10】

前記予熱ローラが糸走行方向に複数設けられており、
前記複数の予熱ローラのうち最も糸走行方向下流側の最終予熱ローラと、前記調質ローラとの間に前記仕切部が配置されており、
前記仕切部よりも前記最終予熱ローラが配置されている側の前記低温空間と、前記仕切部よりも前記調質ローラが配置されている側の前記高温空間とを連通させる前記連通流路に、前記シャッターが設けられていることを特徴とする請求項１～９の何れか１項に記載の紡糸延伸装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、糸を延伸する紡糸延伸装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、複数の予熱ローラ（特許文献１では加熱ローラ）と複数の調質ローラとが保温箱（特許文献１では保温ボックス）に収容された紡糸延伸装置が開示されている。調質ローラは、予熱ローラよりも糸走行方向下流側に配置されており、予熱ローラよりも高温かつ高速に設定されている。そして、複数の予熱ローラによって糸を延伸温度まで加熱した後、最も糸走行方向下流側にある予熱ローラと最も糸走行方向上流側にある調質ローラとの間で糸が延伸され、延伸された糸が複数の調質ローラによって調質される。

【0003】

このような紡糸延伸装置では、保温箱内で高温の調質ローラ周辺から低温の予熱ローラ周辺への熱の移動が発生するが、その熱の移動量が大きくなり過ぎると、予熱ローラが設定温度を超えてしまい、温度制御ができなくなるおそれがある。そこで、特許文献１では、予熱ローラを遮断カバーで覆うことで、予熱ローラが調質ローラからの熱の影響を受けることを抑え、予熱ローラを設定温度に精度よく維持できるようにされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－１０１６１０号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１のように予熱ローラを遮断カバーで覆ってしまうと、高温の調質ローラからの熱を予熱ローラの加熱に利用できなくなるという副作用が生じる。このため、紡糸延伸装置の消費電力が増加するという問題があった。

【0006】

以上の課題に鑑みて、本発明に係る紡糸延伸装置は、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を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、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かつ高速に設定された調質ローラと、前記予熱ローラ及び前記調質ローラを収容する保温箱と、を備え、前記予熱ローラと前記調質ローラとの間で糸を延伸する紡糸延伸装置であって、前記予熱ローラと前記調質ローラとの間に配置された仕切部と、前記仕切部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、前記仕切部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と、前記連通流路の流路面積を変更するためのシャッターと、をさらに備えることを特徴とする。

【0008】

本発明によれば、連通流路に設けられた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制御することができる。予熱ローラを設定温度に維持しつつ消費電力を抑えるためには、予熱ローラが設定温度を超えない程度にできる限り高温空間から低温空間へ熱を移動させることが好ましい。しかしながら、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。本発明によれば、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。

【0009】

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。

【0010】

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。また、シャッターの動作が、糸によって制限されることがない。

【0011】

本発明において、前記連通流路は、前記保温箱の内面と前記仕切部との間に形成されているとよい。

【0012】

こうすれば、保温箱の内面に沿って空気が流れやすく、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。

【0013】

本発明において、前記予熱ローラ及び前記調質ローラは、前記保温箱の背面部から前面部に向かって突出するように配設されており、前記連通流路は、前記保温箱の側面部の内面と前記仕切部との間に形成されているとよい。

【0014】

仮に、連通流路が保温箱の前面部（又は背面部）の内面と仕切部との間に形成されているとすると、予熱ローラ及び調質ローラの軸方向に複数の糸が掛けられている場合に、前面部（又は背面部）に近い糸は連通流路を流れる空気の影響で糸揺れが生じやすく、背面部（又は前面部）に近い糸は糸揺れが生じにくいというように差が生じる。このような差は、糸の品質にばらつきを生じさせる要因となるので好ましくない。この点、上述のように、連通流路が保温箱の側面部の内面と仕切部との間に形成されていると、連通流路を流れる空気の影響は複数の糸に対して概ね均等となるため、糸の品質にばらつきが生じることを抑えることができる。

【0015】

本発明において、前記シャッターは、前記保温箱の前記側面部に近づく又は遠ざかる方向に移動可能であるとよい。

【0016】

こうすれば、シャッターによる連通流路の流路面積の調整を簡単に行うことができる。

【0017】

本発明において、前記保温箱の前記前面部は開閉可能な開閉部となっており、前記開閉部と前記仕切部との間にシール部材が設けられているとよい。

【0018】

開閉部と仕切部との間に隙間があると、その隙間を介して高温空間から低温空間に熱が移動し、連通流路を介した熱の移動量の制御が狂ってしまうおそれがある。そこで、上述のように、開閉部と仕切部との間にシール部材を設けることで、開閉部と仕切部との間の隙間をなくすことができ、連通流路を介した熱の移動量の制御を精度よく行うことができる。

【0019】

本発明において、前記シール部材は、前記仕切部に取り付けられているとよい。

【0020】

仮にシール部材を開閉部に取り付けるとすると、シール部材を仕切部の位置に合わせてしっかりと位置決めを行う必要がある。一方、シール部材を仕切部に取り付ければ、シール部材の位置決めの必要がなく取り付け作業が簡単となる。

【0021】

本発明において、前記保温箱の前記側面部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。

【0022】

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。

【0023】

本発明において、前記連通流路における空気の流れ方向において、前記シャッターが複数設けられているとよい。

【0024】

このような構成によれば、各シャッターの開度を調整することで、連通流路における空気の流れ方や流量をより細かに制御できるようになる。

【0025】

本発明において、前記連通流路における空気の流れ方向において、前記低温空間と前記高温空間との間に前記仕切部が複数設けられているとよい。

【0026】

このように仕切部を複数設けることで、高温空間と低温空間との間の断熱性を向上させることができ、連通流路を介した熱の移動量の制御を精度よく行うことができる。

【0027】

本発明において、前記予熱ローラが糸走行方向に複数設けられており、前記複数の予熱ローラのうち最も糸走行方向下流側の最終予熱ローラと、前記調質ローラとの間に前記仕切部が配置されており、前記仕切部よりも前記最終予熱ローラが配置されている側の前記低温空間と、前記仕切部よりも前記調質ローラが配置されている側の前記高温空間とを連通させる前記連通流路に、前記シャッターが設けられているとよい。

【0028】

予熱ローラが複数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。このため、温度制御を良好に行うことのできる本発明は、最終予熱ローラに対して特に有効である。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】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2】紡糸延伸装置を詳細に示す図である。

【図3】連通流路付近の拡大図である。

【図4】上側シャッターの上面図である。

【図5】図２のＶ－Ｖ断面における断面図である。

【図6】検証実験の結果を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

［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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

［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。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（図５参照）、及び、前面部２７（図５参照）によって箱状に形成されている。前面部２７は、例えば左側面部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な開閉部となっている。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。

【0034】

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。ゴデットローラ３１～３５は、図５に示すように保温箱２０の背面部２６から前面部２７に向かって突出するように配設されており、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、ゴデットローラ３１～３５の外周面に順番に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。

【0035】

下側３つのゴデットローラ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つのゴデットローラ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、下側３つのゴデットローラ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、上側２つのゴデットローラ３４、３５の回転速度すなわち糸送り速度は、下側３つのゴデットローラ３１～３３よりも速くなっている。以下の説明では、ゴデットローラ３１～３３を「予熱ローラ」と称し、ゴデットローラ３４、３５を「調質ローラ」と称する。

【0036】

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、最も糸走行方向下流側にある予熱ローラ３３と最も糸走行方向上流側にある調質ローラ３４との間の糸送り速度の差によって延伸される。さらに、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。

【0037】

保温箱２０の内部には、整流部材４１～４４が配設されている。整流部材４１～４４は、保温箱２０の背面部２６から前面部２７に向かって突出するように配設された板状の部材であり、保温箱２０の内部における空気の流れを整流する。具体的には、整流部材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。

【0038】

また、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。

【0039】

［最終予熱ローラの制御性と省エネとの両立］
ここで、本実施形態のように、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で複数の糸Ｙは順次加熱されるため、最も糸走行方向下流側の最終予熱ローラ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、最終予熱ローラ３３は高温の調質ローラ３５の近くに配置されているため、調質ローラ３５からの熱の影響を受けやすい。これらの要因により、最終予熱ローラ３３の表面温度が設定温度を超えてしまい、温度制御が適切に行えないという事態が発生することがあった。特に外気温が高い夏季にはこのような問題が顕著であった。

【0040】

このような問題を解決するため、最終予熱ローラ３３と調質ローラ３５との間に遮熱部材を設けることが考えられる。遮熱部材を設けることで、調質ローラ３５からの熱の影響を抑えて、最終予熱ローラ３３の表面温度の過度な上昇を抑えることができる。しかしながら、その副作用として、調質ローラ３５からの熱を利用して最終予熱ローラ３３を効率的に昇温させることができなくなり、紡糸延伸装置３の消費電力が増大してしまう。そこで、本実施形態では、調質ローラ３５から最終予熱ローラ３３への熱の移動量を制御可能に構成することで、最終予熱ローラ３３の表面温度を設定温度に維持しつつ、紡糸延伸装置３の消費電力を抑えることができるようにしている。以下、詳細に説明する。

【0041】

本実施形態では、最終予熱ローラ３３と調質ローラ３５との間に、上記遮熱部材の役割を兼ね備える整流部材４３を配置している。以下では、整流部材４３よりも最終予熱ローラ３３が配置されている下側の空間を低温空間４５と言い、整流部材４３よりも調質ローラ３５が配置されている上側の空間を高温空間４６と言う。保温箱２０の左側面部２４の内面と整流部材４３との間には、低温空間４５と高温空間４６とを連通させる連通流路４７が形成されている。さらに、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。なお、整流部材４３及びシャッター４８、４９の材料は特に限定されないが、本実施形態では耐腐食性や強度を考慮してステンレス鋼を使用している。

【0042】

図３は、連通流路４７付近の拡大図である。図４は、上側シャッター４８の上面図であり、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４において、上側シャッター４８は太線で図示している。

【0043】

図３に示すように、整流部材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。

【0044】

図４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。

【0045】

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３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。

【0046】

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。

【0047】

例えば、図４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４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。

【0048】

図５は、図２のＶ－Ｖ断面における断面図である。保温箱２０の開閉部２７が閉められなくなることを防止するため、図５に示すように、整流部材４３の前端部は、閉状態の開閉部２７から少し離間するように設計されている。しかしながら、そうすると、上側仕切部４３ａと開閉部２７との間の隙間、及び、下側仕切部４３ｂと開閉部２７との間の隙間を通って、高温空間４６と低温空間４５との間で空気の流れが生じる。その結果、想定以上に高温空間４６から低温空間４５に熱が移動するおそれがある。

【0049】

これを抑えるため、本実施形態では、図４及び図５に示すように、上側仕切部４３ａの前縁部にシール部材６３を取り付けている。シール部材６３は、例えばシリコンやゴムで構成されており、開閉部２７が閉められたときに、開閉部２７の内面にシール部材６３が密着するような形状及び寸法とされている。なお、上側シャッター４８とシール部材６３とが干渉しないように、図４に示すように、上側シャッター４８と開閉部２７との間には隙間が設けられている。

【0050】

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。

【0051】

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。最終予熱ローラ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、最終予熱ローラ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。

【0052】

［検証実験］
シャッター４８、４９の開度を調整することにより、各部の温度や紡糸延伸装置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６は、検証実験の結果を示す表である。
（実験条件）
・予熱ローラ３１～３３の設定温度：８０℃
・調質ローラ３４、３５の設定温度：１３４℃
・実験パターン：シャッター４８、４９を全開にした場合と全閉にした場合
（計測値）
・予熱ローラ３１～３３及び調質ローラ３４、３５のヒータのＯＮ率
・低温空間４５及び高温空間４６の温度
・紡糸延伸装置３の消費電力

【0053】

「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。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。低温空間４５及び高温空間４６の温度は、それぞれ図３及び図５に示す地点Ｌ及び地点Ｈで測定した。

【0054】

シャッター４８、４９を全開にすると、全閉の場合と比べて、低温空間４５の温度が２０℃以上上昇しており、最終予熱ローラ３３のヒータのＯＮ率も約７％低下している。つまり、シャッター４８、４９を全開にすることで、連通流路４７を介して高温空間４６から低温空間４５へ多くの熱が移動したことが示されている。注目すべきは、シャッター４８、４９を全開にしても、高温空間４６の温度は全閉の場合と比べてわずかに低下しているだけであり、調質ローラ３５のヒータのＯＮ率もほとんど変化しない点である。これは、高温空間４６から導出口２０ｂを介して保温箱２０の外部に無駄に排出されていた熱を、連通流路４７を開放することによって、最終予熱ローラ３３の加熱に有効に活かせたことを意味していると考えられる。それを裏付けるように、シャッター４８、４９を全開にした場合は、全閉の場合と比べて、紡糸延伸装置３の消費電力を約２５％削減できた。

【0055】

今回の実験では、シャッター４８、４９を全開にしても、最終予熱ローラ３３のヒータのＯＮ率は２３．１％であり、省エネをさらに図る余地があった。したがって、今回の実験と同条件であれば、連通流路４７の流路面積をもう少し大きくし、連通流路４７を流れる空気の流量を増加させるようにしてもよい。いずれにしても、今回の実験により、シャッター４８、４９の開度を調整し、連通流路４７の流路面積を変更することで、最終予熱ローラ３３の制御性を維持しつつ、紡糸延伸装置３の省エネを最大限図るという調整が可能であることが示された。

【0056】

［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、連通流路４７に設けられたシャッター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への熱の移動量を制御することができる。予熱ローラ３３を設定温度に維持しつつ消費電力を抑えるためには、予熱ローラ３３が設定温度を超えない程度にできる限り高温空間４６から低温空間４５へ熱を移動させることが好ましい。しかしながら、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の設定温度や外気温等の条件によって変化する。本実施形態によれば、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。

【0057】

本実施形態では、図２に示すように、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とされている。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。また、シャッター４８、４９の動作が、糸Ｙによって制限されることがない。

【0058】

本実施形態では、連通流路４７は、保温箱２０の内面と仕切部４３ａ、４３ｂとの間に形成されている。こうすれば、保温箱２０の内面に沿って空気が流れやすく、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。

【0059】

本実施形態では、予熱ローラ３３及び調質ローラ３５は、保温箱２０の背面部２６から前面部２７に向かって突出するように配設されており、連通流路４７は、保温箱２０の側面部２４の内面と仕切部４３ａ、４３ｂとの間に形成されている。仮に、連通流路４７が保温箱２０の前面部２７（又は背面部２６）の内面と仕切部４３ａ、４３ｂとの間に形成されているとすると、予熱ローラ３３及び調質ローラ３５の軸方向に複数の糸Ｙが掛けられている場合に、前面部２７（又は背面部２６）に近い糸Ｙは連通流路４７を流れる空気の影響で糸揺れが生じやすく、背面部２６（又は前面部２７）に近い糸Ｙは糸揺れが生じにくいというように差が生じる。このような差は、糸Ｙの品質にばらつきを生じさせる要因となるので好ましくない。この点、上述のように、連通流路４７が保温箱２０の側面部２４の内面と仕切部４３ａ、４３ｂとの間に形成されていると、連通流路４７を流れる空気の影響は複数の糸Ｙに対して概ね均等となるため、糸Ｙの品質にばらつきが生じることを抑えることができる。

【0060】

本実施形態では、シャッター４８、４９は、保温箱２０の側面部２４に近づく又は遠ざかる方向に移動可能に構成されている。こうすれば、シャッター４８、４９による連通流路４７の流路面積の調整を簡単に行うことができる。

【0061】

本実施形態では、保温箱２０の前面部２７は開閉可能な開閉部となっており、開閉部２７と上側仕切部４３ａとの間にシール部材６３が設けられている。開閉部２７と上側仕切部４３ａとの間に隙間があると、その隙間を介して高温空間４６から低温空間４５に熱が移動し、連通流路４７を介した熱の移動量の制御が狂ってしまうおそれがある。そこで、上述のように、開閉部２７と上側仕切部４３ａとの間にシール部材６３を設けることで、開閉部２７と上側仕切部４３ａとの間の隙間をなくすことができ、連通流路４７を介した熱の移動量の制御を精度よく行うことができる。

【0062】

本実施形態では、シール部材６３は、上側仕切部４３ａに取り付けられている。仮にシール部材６３を開閉部２７に取り付けるとすると、シール部材６３を上側仕切部４３ａの位置に合わせてしっかりと位置決めを行う必要がある。一方、シール部材６３を上側仕切部４３ａに取り付ければ、シール部材６３の位置決めの必要がなく取り付け作業が簡単となる。

【0063】

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。

【0064】

本実施形態では、連通流路４７における空気の流れ方向Ｄ（図３参照）において、複数のシャッター４８、４９が設けられている。このような構成によれば、各シャッター４８、４９の開度を調整することで、連通流路４７における空気の流れ方や流量をより細かに制御できるようになる。

【0065】

本実施形態では、連通流路４７における空気の流れ方向Ｄにおいて、低温空間４５と高温空間４６との間に複数の仕切部４３ａ、４３ｂが設けられている。このように複数の仕切部４３ａ、４３ｂを設けることで、高温空間４６と低温空間４５との間の断熱性を向上させることができ、連通流路４７を介した熱の移動量の制御を精度よく行うことができる。

【0066】

本実施形態では、最終予熱ローラ３３と、調質ローラ３５との間に仕切部４３ａ、４３ｂが配置されており、低温空間４５と高温空間４６とを連通させる連通流路４７に、シャッター４８、４９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、最終予熱ローラ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、最終予熱ローラ３３は調質ローラ３５の近くに配置される。したがって、最終予熱ローラ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、最終予熱ローラ３３と調質ローラ３５との間で糸Ｙが延伸されるため、最終予熱ローラ３３の温度制御は特に精度が要求される。このため、温度制御を良好に行うことのできる本発明は、最終予熱ローラ３３に対して特に有効である。

【0067】

［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。

【0068】

上記実施形態では、連通流路４７が保温箱２０の左側面部２４と仕切部４３ａ、４３ｂ（整流部材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、仕切部４３ａ、４３ｂ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。

【0069】

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。

【0070】

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、複数の仕切部４３ａ、４３ｂを設けるとともに、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、仕切部及びシャッターはそれぞれ最低１つずつあればよい。

【0071】

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。

【0072】

上記実施形態では、オペレータがシャッター４８、４９を動かすことで、連通流路４７の流路面積を調整するものとした。しかしながら、シャッター４８、４９を移動させるための不図示のシャッター駆動装置を備え、このシャッター駆動装置によって連通流路４７の流路面積を調整できるように構成してもよい。この場合、所定箇所の温度（例えば低温空間４５の温度や最終予熱ローラ３３の表面温度など）に応じてシャッター４８、４９の開度を自動調整することで、最終予熱ローラ３３が温度制御できなくなる状況の発生を防止できる。

【0073】

上記実施形態では、保温箱２０の開閉部２７と上側仕切部４３ａとの間の隙間をなくすために、上側仕切部４３ａにシール部材６３を取り付けるものとした。しかしながら、シール部材６３を開閉部２７に取り付けるようにしてもよい。あるいは、シール部材６３を省略することも可能である。

【0074】

上記実施形態では、遮断部材５４を設けることによって、高温空間４６から低温空間４５に効率的に熱を移動できるように構成した。しかしながら、遮断部材５４を省略してもよい。

【0075】

上記実施形態では、連通流路４７を設けることによって、最終予熱ローラ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、保温箱２０の右側面部２２と整流部材４２との間に連通流路を設け、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。あるいは、整流部材４２に開口を空けて連通流路を形成してもよい。

【0076】

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、最低１つの予熱ローラ及び調質ローラがあればよい。

【符号の説明】

【0077】

３：紡糸延伸装置
２０：保温箱
２４：側面部
２６：背面部
２７：前面部（開閉部）
３１～３３：予熱ローラ
３３：最終予熱ローラ
３４、３５：調質ローラ
４３ａ、４３ｂ：仕切部
４５：低温空間
４６：高温空間
４７：連通流路
４８、４９：シャッター
５４：遮断部材
６３：シール部材
Ｙ：糸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】