空気紡績装置及び紡績機
【課題】旋回室内での空気流の乱れを防止し、安定した品質の糸を生成できる空気紡績機を提供する。
【解決手段】空気紡績装置は、ノズルブロック３４と、繊維案内部と、中空ガイド軸体２０と、を備えている。ノズルブロック３４には、旋回室が形成される。また、当該ノズルブロック３４には、旋回室内に開口するノズル口２７ａから圧縮空気を噴射して前記旋回室内に旋回気流を発生させる１つ以上の空気噴射ノズル２７が形成される。繊維案内部は、旋回室に連通する繊維導入孔を備える。中空ガイド軸体２０は、旋回室で旋回された繊維が通る繊維通過路が内部に形成される。そして、中空ガイド軸体２０の軸線を通る平面で切断したときの断面において、旋回室形成面８２の断面輪郭のうち、繊維案内部側の部分は、曲線状の曲線部８２ａとして形成される。
【解決手段】空気紡績装置は、ノズルブロック３４と、繊維案内部と、中空ガイド軸体２０と、を備えている。ノズルブロック３４には、旋回室が形成される。また、当該ノズルブロック３４には、旋回室内に開口するノズル口２７ａから圧縮空気を噴射して前記旋回室内に旋回気流を発生させる１つ以上の空気噴射ノズル２７が形成される。繊維案内部は、旋回室に連通する繊維導入孔を備える。中空ガイド軸体２０は、旋回室で旋回された繊維が通る繊維通過路が内部に形成される。そして、中空ガイド軸体２０の軸線を通る平面で切断したときの断面において、旋回室形成面８２の断面輪郭のうち、繊維案内部側の部分は、曲線状の曲線部８２ａとして形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、空気紡績装置に関する。詳細には、空気紡績装置において、旋回気流を発生させる空間の形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、旋回気流を利用して繊維に撚りを与え、紡績糸を生成する空気紡績装置を備えた紡績機が知られている。
【０００３】
このような紡績機は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された紡績装置が備える紡績部は、空気噴射孔が形成されたノズルブロックを備えている。
【０００４】
この特許文献１に記載されたノズルブロック近傍の構成の模式的な断面図を、図７に示す。図７に示すように、特許文献１が開示するノズルブロック１００には、複数の空気噴射孔１０５と、透孔１０１と、が形成されている。前記透孔１０１は、円柱状空間部１０２と、円柱状空間部１０２に連接された第１円錐台状空間部１０３と、第１円錐台状空間部１０３に連接された第２円錐台状空間部１０４と、から構成されている。なお、図７の円柱状空間部１０２は、その内部に負圧を発生させて繊維導入孔１０６に吸引流を発生させ、繊維を吸引するための空間であるから、以下の説明では吸引減圧室と呼ぶ。また、図７の第２円錐台状空間部１０４は、反転繊維を旋回させるための空間であるから、以下の説明では旋回室と呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１９３３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、空気噴射孔からの噴出空気の作用により、ニードルホルダの繊維導入孔付近に吸引空気流を発生させ、繊維束を繊維導入孔に吸い込むことができる旨が記載されている。当該吸引空気流がスムーズに流れることにより、繊維束をスムーズに吸引することができる。この吸引空気流の流れを、図７に太線の矢印で概念的に示す。
【０００７】
ところで、図７の旋回室１０４内で発生している旋回気流が吸引減圧室１０２側に流入してしまうと、前記吸引空気流の流れを阻害してしまい、繊維導入孔１０６で繊維束を吸引することができなくなってしまうという問題がある。この点、特許文献１の構成は、図７に示すように、吸引減圧室１０２の径よりも旋回室１０４の径の方が大きく形成されており、吸引減圧室１０２と旋回室１０４との間には段差が形成されている。この段差の部分が絞り部として機能するので、旋回室１０４内の旋回気流が吸引減圧室１０２側に流入しにくくなっている。これにより、吸引空気流の流れを阻害することが無いので、繊維束を繊維導入孔１０６に吸引することができると考えられる。
【０００８】
一方で、特許文献１の構成のように吸引減圧室１０２と旋回室１０４との間に段差を設ける場合、旋回室１０４は、吸引減圧室１０２側（繊維導入孔１０６側）に角張った部分（図７の角部１０７）を有することになる。本願発明者は、特許文献１の構成では、吸引空気流の流れが角部１０７で渦を巻いてしまい（図７を参照のこと）、旋回室１０４で旋回される繊維の挙動が乱れることがあることを見出した。このように繊維の挙動が乱れると、巻付繊維（反転繊維）が芯繊維に対して不規則に巻き付いたり、巻付繊維の自由端（特許文献１で言うところの後端部）同士が絡まったりする結果、生成される糸の品質が不安定となってしまう。
【０００９】
一方で、近年は紡績速度を向上させたいという要望があり、これに応えるため、旋回室１０４内の繊維の旋回速度を向上させるという課題があった。なお、従来の空気紡績装置の一般的な紡績速度は、２５０ｍ／ｍｉｎから４００ｍ／ｍｉｎ程度であった。上記の課題を解決する手段としては、旋回室１０４の径を小さくし、旋回気流の旋回半径を小さくすることにより、繊維の旋回速度を向上させることが考えられる。
【００１０】
しかし、旋回室１０４の径を小さくすると、吸引空気流の乱れが発生している領域（角部１０７の近傍）と、巻付繊維が旋回している領域（スピンドル１０８の周囲）とが接近するため、吸引空気流の乱れが旋回繊維に与える影響が更に増大してしまう。従って、図７の構成では、糸品質を保ちながら旋回室の径を小さくすることができなかったので、旋回気流の旋回速度を向上させるという課題を解決することができなかった。即ち、従来の空気紡績装置では、紡績速度を向上させたいというニーズに応えることができなかった。
【００１１】
なお、吸引空気流の乱れが巻付繊維の旋回に影響を及ぼさないようにする対策として、旋回室１０４を径方向において十分に大きく形成することが考えられる。このように構成すれば、吸引空気流の乱れが発生している領域（角部１０７の近傍）と、巻付繊維が旋回している領域（スピンドル１０８の周囲）とを離しておくことができるので、吸引空気流の乱れが巻付繊維の旋回に与える影響を小さくすることができる。
【００１２】
しかし、旋回室１０４の径を大きくすると、旋回気流の旋回半径が大きくなる結果、巻付繊維の旋回速度が遅くなってしまうので、紡績速度を向上させたいというニーズに応えることができない。また、空気紡績装置の設置スペースを考えると、吸引空気流の乱れを排除できる程の十分な大きさの旋回室１０４を形成することは困難である。また、旋回室１０４の径を大きくし過ぎると、旋回室１０４内で旋回流を維持するためには旋回室１０４へと供給する空気の量を多くしなければならず、エネルギ効率が悪くなってしまうという問題もある。
【００１３】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、旋回室内での空気流の乱れを防止し、安定した品質の糸を生成できる空気紡績機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】
【００１４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【００１５】
本発明の第１の観点によれば、繊維束の繊維を旋回気流により旋回させて紡績糸を製造する空気紡績装置であって、以下のように構成された空気紡績装置が提供される。即ち、この空気紡績装置は、ノズルブロックと、繊維案内部と、スピンドルと、を備える。前記ノズルブロックには、旋回室が形成される。また、当該ノズルブロックには、前記旋回室内に開口するノズル口から圧縮空気を噴射して前記旋回室内に前記旋回気流を発生させる１つ以上の空気噴射ノズルが形成される。前記繊維案内部は、前記旋回室に連通する繊維導入孔を備える。前記スピンドルは、前記旋回室で旋回された繊維が通る繊維通過路が内部に形成される。そして、前記スピンドルの軸線を通る平面で切断したときの断面において、前記旋回室を形成する前記ノズルブロックの内側壁面の断面輪郭のうち、少なくとも前記繊維案内部側の部分は、実質的に曲線状に形成される。
【００１６】
これにより、旋回室において、繊維案内部側の壁面に角張った部分が無いように構成することができるので、旋回室内で空気流が乱れることを防止し、当該空気流をスムーズに流すことができる。結果として、巻付繊維が芯繊維に対して不規則に巻き付いたり、巻付繊維の自由端同士が絡まってしまったりすることを防止できるので、生成される糸の品質を安定させることができる。また、上記のように空気流の乱れを防止できるので、旋回室の径を小さくした場合であっても、巻付繊維の挙動に悪影響が出るおそれが少ない。従って、上記の構成によれば、旋回室を小さくすることで繊維の旋回速度を向上させ、糸品質を保ちつつ高速紡績を実現することが可能である。
【００１７】
前記の空気紡績装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち前記旋回室を形成する前記ノズルブロックの内側壁面のうち、前記断面輪郭が前記曲線状の部分は、当該断面輪郭が円弧状である。
【００１８】
これにより、空気紡績装置の旋回室内における旋回気流の乱れを良好に抑圧することができる。
【００１９】
前記の空気紡績装置においては、前記ノズル口の開口輪郭の少なくとも一部は、前記旋回室を形成する前記ノズルブロックの内側壁面のうち、前記断面輪郭が前記曲線状の部分に形成されることが好ましい。
【００２０】
このように、断面輪郭が曲線状の壁面にノズル口の少なくとも一部を形成することにより、当該ノズル口の開口輪郭の楕円周長を長くすることができる。これにより、ノズル口から旋回室内へと広がるように圧縮空気を噴射することができ、広い範囲で繊維に旋回気流を当てることができるので、旋回室内で繊維を強い力で効率良く旋回させることができる。
【００２１】
前記の空気紡績装置においては、前記ノズル口の開口輪郭の全部が、前記旋回室を形成する前記ノズルブロックの内側壁面のうち、前記断面輪郭が前記曲線状の部分に形成されていることが好ましい。
【００２２】
即ち、従来の空気紡績装置のように旋回室の壁面が角張っている場合において、仮に当該角張っている部分にまたがるようにしてノズル口を形成するとすれば、形成位置がわずかにズレただけでノズル口の形状が大きく変わり、空気の流れも変わってしまう。従って、角張った壁面にノズル口を形成する場合、生成される糸の品質は加工精度の影響を受け易い。この点上記のように、ノズル口の全部を、断面輪郭が曲線状の壁面に形成した場合は、当該ノズル口を形成する位置が多少ズレても、噴射ノズルの出口形状はあまり変わらない。即ち、上記のように構成することにより、加工精度によらず、生成される糸の品質を保つことができる。
【００２３】
上記の空気紡績装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、この空気紡績装置は、吸引減圧室が形成された吸引減圧室部を備える。前記吸引減圧室及び前記旋回室は、略円柱形又は略円筒形である。前記吸引減圧室の半径は前記旋回室の半径よりも小さい。そして、前記旋回室の半径と前記吸引減圧室の半径との差は、前記空気噴射ノズルの直径以下である。
【００２４】
即ち、従来の空気紡績装置では、旋回室内で空気の乱れが発生していたので、ノズル口から噴射された圧縮空気が旋回室内で膨張してしまい、当該圧縮空気が旋回室から吸引減圧室に流れて行き易かった。これを防ぐため、従来の空気紡績装置では、旋回室と吸引減圧室との半径の差をある程度大きくしなければならず、空気紡績装置が大型化していた。この点、本発明の構成によれば、旋回室内で空気をスムーズに流すことができるので、ノズル口から噴射される圧縮空気が旋回室内で膨張しくい。この結果、当該圧縮空気が吸引減圧室側に流れて行きにくくなる。従って、従来の空気紡績装置のように旋回室と吸引減圧室との半径の差をある程度大きくする必要が無くなり、例えば上記のように、当該旋回室と吸引減圧室との半径の差を空気噴射ノズルの直径以下とすることができる。このように旋回室を小さくすることができるので、空気紡績装置の小型化を実現することができる。
【００２５】
本発明の第２の観点によれば、上記の空気紡績装置と、前記空気紡績装置により製造された紡績糸をパッケージへと巻き取る巻取装置と、を備えた紡績機が提供される。
【００２６】
これにより、安定した品質で高速にパッケージを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る精紡機の全体的な構成を示す正面図。
【図２】精紡機の縦断面図。
【図３】空気紡績装置の模式的な縦断面図。
【図４】ノズルブロックの縦断面図。
【図５】紡績中の様子を示す縦断面図。
【図６】別の実施形態に係る空気紡績装置の模式的な縦断面図。
【図７】従来の空気紡績装置の構成を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、図面を参照して発明の第１実施形態を説明する。図１は本実施形態に係る精紡機１の全体的な構成を示した正面図、図２は精紡機１の縦断面図である。
【００２９】
図１に示す紡績機としての精紡機１は、並設された多数の紡績ユニット２を備えている。この精紡機１は、糸継台車３と、ブロアボックス４と、原動機ボックス５と、を備えている。前記糸継台車３は、紡績ユニット２が並べられる方向に走行可能な構成となっている。
【００３０】
図１に示すように、各紡績ユニット２は、ドラフト装置７と、空気紡績装置９と、糸送り装置１１と、巻取装置１２と、を主要な構成として備えている。ドラフト装置７は精紡機１のフレーム６の上部に設けられており、空気紡績装置９は、このドラフト装置７から送られてくる繊維束８を紡績して紡績糸１０を生成するように構成されている。空気紡績装置９から送り出された紡績糸１０は糸送り装置１１で送られた後、巻取装置１２によって巻き取られ、パッケージ４５を形成する。図１では、巻取装置１２はチーズ巻パッケージを形成するように図示されているが、コーン巻パッケージを形成するように構成されていても良い。なお、以下の説明において、単に「上流側」「下流側」と言った場合は、繊維束８（又は紡績糸１０）の送り方向における上流側又は下流側を指す。
【００３１】
ドラフト装置７は、スライバ１３を延伸して繊維束８にするためのものである。このドラフト装置７は図２に示すように、バックローラ１４、サードローラ１５、エプロンベルト１６を装架したミドルローラ１７及びフロントローラ１８の４つのローラを備えている。
【００３２】
フレーム６の適宜位置には電動モータからなるドラフトモータ３１が設置されており、前記バックローラ１４とサードローラ１５は、このドラフトモータ３１にベルトを介して連結されている。このドラフトモータ３１の駆動及び停止は、紡績ユニット２が備えるユニットコントローラによって制御される。なお、本実施形態の精紡機１では、ミドルローラ１７やフロントローラ１８を駆動するための電動モータもフレーム６に設けられているが、ここでは図示を省略する。
【００３３】
空気紡績装置９は、図２に示すように、２つに分割されたブロック、即ち第１ブロック９１及び第２ブロック９２により構成されている。第２ブロック９２は、第１ブロック９１よりも下流側に設けられている。
【００３４】
また糸送り装置１１は、精紡機１のフレーム６に支持されたデリベリローラ３９と、デリベリローラ３９に接触するように配置されるニップローラ４０と、を備える。この構成で、空気紡績装置９から送出された紡績糸１０をデリベリローラ３９とニップローラ４０との間に挟んでデリベリローラ３９を図示しない電動モータで回転駆動することにより、紡績糸１０を巻取装置１２側へ送ることができる。
【００３５】
糸継台車３は、図１及び図２に示すように、スプライサ（糸継装置）４３と、サクションパイプ４４と、サクションマウス４６と、を備えている。糸継台車３は図１に示すように、精紡機１本体のフレーム６に設けられたレール４１上を走行するように設けられている。ある紡績ユニット２で糸切れや糸切断が発生すると、糸継台車３は当該紡績ユニット２まで走行し、停止する。サクションパイプ４４は、軸を中心に上下方向に回動しながら、空気紡績装置９から送出される糸端を吸い込みつつ捕捉してスプライサ４３へ案内する。サクションマウス４６は、軸を中心に上下方向に回動しながら、前記巻取装置１２に回転自在に支持されたパッケージ４５から糸端を吸引しつつ捕捉してスプライサ４３へ案内する。スプライサ４３は、案内された糸端同士の糸継ぎを行うように構成されている。
【００３６】
次に、図３を参照して、空気紡績装置９の構成について詳しく説明する。図３は、中空ガイド軸体２０の軸線を通る平面で切断したときの、空気紡績装置９の模式的な縦断面図である。
【００３７】
図３に示すように、第１ブロック９１は、ノズル部ケーシング５３と、当該ノズル部ケーシング５３に保持されたノズルブロック３４及び繊維案内部２３と、を備えている。また第２ブロック９２は、中空ガイド軸体（スピンドル）２０と、軸体保持部材５９と、を備えている。
【００３８】
繊維案内部２３には繊維導入孔２１が形成されており、この繊維導入孔２１に、上流側のドラフト装置７でドラフトされた繊維束８を導入するように構成されている。また、繊維案内部２３は、繊維導入孔２１から導入された繊維束８の流路上に配置されたニードル２２を保持している。
【００３９】
繊維案内部２３よりも下流側の位置には、ノズルブロック（吸引減圧室部、旋回室部）３４が配置されている。このノズルブロック３４の詳細な断面図を、図４に示す。図４は、図３と同じ平面（中空ガイド軸体２０の軸線を通る平面）で切断したノズルブロック３４の縦断面図である。図４に示すように、このノズルブロック３４には、透孔７０が形成されている。この透孔７０は、中空ガイド軸体２０の中心軸線９０と直交する平面（繊維送り方向と直交する平面）で切断したときの断面形状が円形となるように形成されている。
【００４０】
図３に示すように、中空ガイド軸体２０は、軸体保持部材５９によって保持された円筒体５６を備えている。この円筒体５６の一端には、テーパ状の先端部２４が形成されている。また、円筒体５６の軸心部には、繊維通過路２９が形成されている。なお、この繊維通過路２９の下流側端部は出口孔（図略）となっている。繊維通過路２９を通過した繊維束８ないし紡績糸１０は、空気紡績装置９の下流側に配置された糸送り装置１１によって、前記出口孔から空気紡績装置９の外側に向かって送り出される。
【００４１】
中空ガイド軸体２０の先端部２４は、ノズルブロック３４から見て繊維案内部２３の反対側から、当該ノズルブロック３４に形成された透孔７０の内部に軸線を一致させつつ挿入される。また、中空ガイド軸体２０の先端部２４の外周面と、ノズルブロック３４の内側壁面（透孔７０の壁面）と、の間には、空気流が通過できるように所定の間隔が空けられている。
【００４２】
ノズルブロック３４には、繊維束８の走行方向上流側から順に、吸引減圧室７１と、旋回室７２と、テーパ室７３と、が形成されている。より厳密に言うと、中空ガイド軸体２０の先端部２４の外周面と、ノズルブロック３４の内側壁面（透孔７０の壁面）と、によって、略円柱状の吸引減圧室７１と、略円筒状の旋回室７２と、略テーパ筒状のテーパ室７３と、が形成される。なお、吸引減圧室７１は略円柱状としたが、実際には図３に示すように、中空ガイド軸体２０の先端部２４が、吸引減圧室７１の下流側から当該吸引減圧室７１の内部に若干挿入されている。
【００４３】
図３に示すように、吸引減圧室７１と繊維案内部２３の繊維導入孔２１とは、互いに連通している。また、旋回室７２と吸引減圧室７１とは、互いに連通している。従って、前記旋回室７２は、吸引減圧室７１を介して繊維導入孔２１に連通していると言うことができる。また、テーパ室７３と旋回室７２は、互いに連通している。
【００４４】
一方、ノズルブロック３４の周囲には、供給エア貯留室６１が形成されている。また、ノズル部ケーシング５３には、図略の圧空源に接続された圧縮空気供給パイプ６５が接続されている。これにより、前記圧空源から前記供給エア貯留室６１に対して圧縮空気を供給できるようになっている。
【００４５】
またノズルブロック３４には、旋回室７２と供給エア貯留室６１とを連通する１つ以上の空気噴射ノズル２７が形成される。なお、本実施形態において、空気噴射ノズル２７は４つ形成されているが、空気噴射ノズル２７が形成される数はこれに限定されない。これら空気噴射ノズル２７は、ノズルブロック３４に穿設された細長い丸孔として構成されている。供給エア貯留室６１に供給された圧縮空気は、空気噴射ノズル２７を介して旋回室７２内に噴射される。これにより、旋回室７２内には、中空ガイド軸体２０の軸線周り一方向に旋回するように流れる旋回気流が発生する。
【００４６】
上記のような旋回気流を旋回室７２内に発生させるため、空気噴射ノズル２７は、その長手方向が、平面視で旋回室７２の略接線方向に向くように形成されている。なお、図３においては、空気噴射ノズル２７の長手方向があたかも旋回室７２の中心軸線と同じ平面内にあるように描かれているが、これは図面を分かり易くするために簡略的（概念的）に表現したものであって、空気噴射ノズル２７は実際には上記のように旋回室７２の接線方向に形成されている。従って、より正確に空気噴射ノズル２７を示す断面図は図４のようになる。
【００４７】
また、この空気噴射ノズル２７は、図３及び図４に示すように、その長手方向が下流側に若干傾斜して形成されている。これにより、空気噴射ノズル２７から噴射される圧縮空気を、下流側に向かって流すことができる。
【００４８】
以上の構成で、空気噴射ノズル２７から噴射される圧縮空気は、旋回室７２内において旋回しつつ繊維束８の走行方向下流側に向かって流れる。即ち、旋回室７２内に、下流側に向かって流れる螺旋状の旋回気流を発生させることができる。
【００４９】
また、ノズル部ケーシング５３には空気排出用空間５５が形成されている。この空気排出用空間５５は、テーパ室７３と互いに連通している。この空気排出用空間５５には、前記ブロアボックス４に配置されている図略の負圧源（吸引手段）が配管６０を通じて接続されている。
【００５０】
次に、以上のように構成された空気紡績装置９において、繊維導入孔２１に繊維束８を導入する時の様子について説明する。
【００５１】
まず、空気紡績装置９内に繊維束８が導入されていない状態（図３の状態）で、図略の圧空源から供給エア貯留室６１に圧縮空気を供給する。供給エア貯留室６１に供給された圧縮空気は、空気噴射ノズル２７を介して旋回室７２内に向かって噴射される。これによって旋回室７２内に発生した旋回気流は、当該旋回室７２内を螺旋状に下流側に流れた後、テーパ室７３に流入し、その流速を弱めつつ更に下流側に流れ、最終的に空気排出用空間５５から排出される。
【００５２】
一方、上記のように旋回室７２内で下流側に向かう空気の流れが発生することにより、当該旋回室７２の上流側に隣接している吸引減圧室７１内が減圧され、繊維導入孔２１に吸引空気流が発生する。この吸引空気流は、繊維導入孔２１から吸引減圧室７１に流入した後、一部が繊維通過路２９内に流入して下流側に流れ、残りは旋回室７２に流入して旋回気流と合流する。
【００５３】
この状態でドラフト装置７から繊維束８を空気紡績装置９側へ送ると、当該繊維束８が繊維導入孔２１から吸引され、吸引減圧室７１内に案内される。吸引減圧室７１内に案内された繊維束８は、繊維通過路２９内に流入する吸引空気流の流れに乗って当該繊維通過路２９を下流側に案内され、図略の出口孔から空気紡績装置９の外部に送られる。
【００５４】
空気紡績装置９の前記出口孔から出た繊維束８ないし紡績糸１０の端部は、糸継台車３が備えるサクションパイプ４４によって捕捉され、スプライサ４３においてパッケージ４５側の糸端と糸継ぎされる。これにより、繊維束８ないし紡績糸１０は、フロントローラ１８から繊維導入孔２１、吸引減圧室７１及び繊維通過路２９を通じて糸送り装置１１に至る連続状態となる。この状態で、糸送り装置１１により下流側への送り力が付与されることにより、糸に張力が付与されて空気紡績装置９から次々に紡績糸１０が引き出されていく。
【００５５】
次に、本実施形態の空気紡績装置９において、繊維束８に撚りが加えられて紡績糸１０が生成される様子について、図５を参照して説明する。なお、図５には、空気紡績装置９内の空気の流れを、太線の矢印で概念的に示している。
【００５６】
繊維束８は、多数の繊維から構成されている。それぞれの繊維は、繊維導入孔２１から吸引減圧室７１内に導入される。各繊維の下流側の端部は、繊維導入孔２１から繊維通過路２９内に向かって流れる吸引空気流の流れに乗って当該繊維通過路２９内に導入される。これにより、吸引減圧室７１内に導入された繊維の少なくとも一部は、繊維導入孔２１と繊維通過路２９との間で連続状態となる。この状態の繊維を、芯繊維８ａと呼ぶ。
【００５７】
芯繊維８ａは、旋回室７２内で旋回する反転繊維８ｂ（後述）に連れられて加撚される。なお、この撚りは上流側（フロントローラ１８側）へ伝播しようとするが、その伝播はニードル２２によって阻止されるので、フロントローラ１８から送り出される繊維束８が上記の撚りによって撚り込まれることがない。このように、ニードル２２は撚り伝播防止手段をなしている。
【００５８】
吸引減圧室７１に導入されてくる各繊維の下流側端部は、加撚されつつある芯繊維８ａに撚り込まれている。しかし、各繊維は、その全体が芯繊維８ａに撚り込まれている訳ではなく、上流側端部は自由端となっている。
【００５９】
各繊維の前記自由端（上流側端部）が吸引減圧室７１内に入ってくると、当該自由端は、芯繊維８ａから分離して開繊されるとともに、吸引減圧室７１から旋回室７２に流入する吸引空気流によって旋回室７２側（下流側）に流される。このように、繊維の上流側端部が下流側に流されることにより、当該上流側端部の向きが「反転」する。この状態の繊維を反転繊維８ｂと呼ぶ。なお、芯繊維８ａであった繊維も、その上流側端部が吸引減圧室７１内に入ってくると、反転繊維８ｂになり得る。
【００６０】
反転繊維８ｂの自由端は、旋回室７２に導入され、下流側に向かって螺旋状に流れる旋回気流の影響を受ける。これにより、反転繊維８ｂは、図５に示すように、中空ガイド軸体２０の先端部２４の表面に沿うようにしつつ、当該中空ガイド軸体２０の先端部２４の周囲を旋回する。従って、反転繊維８ｂの自由端は、繊維通過路２９内部を通っている芯繊維８ａの周囲を振り回されることになる。これにより、反転繊維８ｂは、芯繊維８ａの周囲に順次巻き付いて巻付繊維となる。芯繊維８ａは繊維通過路２９内を下流側に送られているので、これに連れられて、当該芯繊維８ａに巻き付いた巻付繊維は繊維通過路２９内に順次引きずり込まれる。
【００６１】
このようにして、実撚り状の紡績糸１０が生成される。紡績糸１０は繊維通過路２９内を進み、前記出口孔（図略）から糸送り装置１１に向かって送り出される。
【００６２】
そして、図１に示す糸送り装置１１を経て巻取装置１２に紡績糸１０が巻き取られることにより、最終的にパッケージ４５が形成される。なお、上記の開繊及び加撚時に切れるなどして紡績糸１０に撚り込まれなかった繊維は、空気流の流れに乗って旋回室７２からテーパ室７３を経て空気排出用空間５５へ送られ、負圧源の吸引によって、配管６０を経由して排出される。
【００６３】
次に、本実施形態の空気紡績装置９におけるノズルブロック３４の構成について詳しく説明する。
【００６４】
まず、旋回室７２を形成している旋回室形成面８２の形状について説明する。
【００６５】
図４に示すように、ノズルブロック３４の内側壁面（透孔７０の壁面）のうち、吸引減圧室７１を形成する部分を吸引減圧室形成面８１、旋回室７２を形成する部分を旋回室形成面８２とする。吸引減圧室形成面８１は、吸引減圧室７１内に面している。また、旋回室形成面８２は、旋回室７２内に面している。
【００６６】
本実施形態におけるノズルブロック３４において、中空ガイド軸体２０の中心軸線を通る平面で切断したときの断面図（図４）において、旋回室形成面８２の上流側（繊維案内部２３側）の部分は、その断面輪郭が曲線状となる曲線部８２ａであり、旋回室形成面８２の下流側の部分は、その断面輪郭が直線状となる直線部８２ｂとなっている。
【００６７】
本実施形態の空気紡績装置９において、吸引減圧室形成面８１の半径Ｒ１は、旋回室形成面８２の半径Ｒ２（正確に言えば、直線部８２ｂの半径）よりも小さくなるように形成されている。言い換えれば、吸引減圧室７１の半径（吸引減圧室径Ｒ１）は、旋回室７２の半径（旋回室径Ｒ２）よりも小さくなるよう形成されている。このように、旋回室７２よりも吸引減圧室７１の径を小さくすることにより、旋回室７２内に噴出された圧縮空気が膨張した場合であっても、当該圧縮空気が吸引減圧室７１側へ流れにくくすることができる。これにより、吸引空気流を下流側に向かってスムーズに流すことができるので、繊維導入孔２１において繊維束８を吸引し、スムーズに吸引減圧室７１内に案内することができる。
【００６８】
また、図４に示すように、吸引減圧室形成面８１の下流側端部と、旋回室形成面８２の直線部８２ｂの上流側端部は、曲線部８２ａによって接続されている。そして、中空ガイド軸体２０の中心軸線を通る平面で切断したときの断面図（図４の図）において、曲線部８２ａと直線部８２ｂの断面輪郭は、滑らかに接続している。このように、旋回室形成面８２の上流側（繊維案内部２３側）の断面輪郭を曲線状とすることで、旋回室７２に角張った部分がないように構成されている。これにより、旋回室内に角張った部分があった従来技術（図７）と比べ、吸引空気流をスムーズに下流側に向かって流すことが可能であり、旋回室７２内における空気流の乱れを低減することができる。従って、旋回室７２内での反転繊維８ｂの挙動を安定させることができるので、反転繊維８ｂの自由端同士の絡み付き等を防止できる。また、このように旋回室７２内の空気流の乱れを低減することにより、旋回室７２内に噴出された圧縮空気が当該旋回室７２内で膨張しにくくすることができる。
【００６９】
また、本実施形態において、曲線部８２ａの断面輪郭は、具体的には、円弧状となっている。このように旋回室７２の断面輪郭を円弧状とすることにより、旋回室７２内において空気流をスムーズに流すことができる。
【００７０】
次に、本実施形態における空気噴射ノズル２７について説明する。
【００７１】
前述のように、空気噴射ノズル２７は、その長手方向が旋回室７２の接線方向に向くように形成されている。従って、空気噴射ノズル２７が旋回室形成面８２に開口した部分（ノズル口２７ａ）の開口輪郭は、図４に示すように略楕円形となる。本実施形態では、このノズル口２７ａの開口輪郭の周長を、楕円周長と呼ぶ。
【００７２】
本実施形態の空気紡績装置９において、空気噴射ノズル２７のノズル口２７ａは、図４に示すように、旋回室形成面８２の曲線部８２ａに形成されている。これにより、例えば直線部８２ｂにノズル口２７ａを形成する場合と比べて、ノズル口の楕円周長を長くすることができるので、圧縮空気が下流側に向かって広がるようにして噴出することができる。これにより、旋回気流を広い範囲で繊維に作用させることができるので、強い力で効率良く繊維を旋回させることができる。また、このように圧縮空気を下流側に向かって広がるように噴出することができるので、当該圧縮空気が旋回室７２内で膨張した場合であっても、当該圧縮空気が上流側（吸引減圧室７１側）に向かって流れて行きにくい。これにより、吸引空気流を下流側に向かって更にスムーズに流すことができる。
【００７３】
また、従来技術（図７）は、空気噴射孔１０５のノズル口は、角張った部分（符号１０９）を跨ぐように形成されているので、ノズル口の形成位置が若干ズレただけで、ノズル口の開口形状が大きく変わってしまうという問題があった。従って、図７の従来技術の構成は、糸品質が加工精度の影響を受け易いという欠点がある。この点、本実施形態においては、ノズル口２７ａは、その開口輪郭の全てが、旋回室形成面８２の曲線部８２ａに形成されている。即ち、本実施形態では、ノズル口２７ａは、壁面が角張っている部分を跨がないような位置に形成されている。この本実施形態の構成によれば、ノズル口２７ａが形成される位置が若干ズレたとしても、当該ノズル口２７ａの開口輪郭の形はあまり変わらないので、空気噴射ノズル２７の加工精度とは独立して紡績糸１０の品質を保つことができる。
【００７４】
ところで、従来の空気紡績装置では、旋回室内の旋回気流が吸引減圧室に流入しないようにするため、旋回室の外周半径と吸引減圧室の外周半径の差が、ある程度より大きくなるように設計していた。ここで、「ある程度」とは、例えば、空気噴射ノズルの穿孔直径である。というのは、旋回室と吸引減圧室の外周半径の差が空気噴射ノズルの穿孔直径以下となると、空気噴射ノズルから噴射される圧縮空気が、旋回室と吸引減圧室の間の段差から「ハミ出して」しまうので、当該圧縮空気が膨張した場合に吸引減圧室側に流れてしまい易いと考えられるからである。
【００７５】
しかしながら、本実施形態では、旋回室形成面８２と吸引減圧室形成面８１の半径の差（即ち、旋回室径Ｒ２−吸引減圧室径Ｒ１）を、空気噴射ノズル２７の穿孔直径Ｄ１以下としている。即ち、本実施形態の空気紡績装置９は、従来の構成と比べて吸引空気流を下流側に向かってスムーズに流すことができるため、旋回室７２内に噴出された圧縮空気が膨張しにくい。従って、旋回室７２内の旋回気流が吸引減圧室７１内に流入しにくくなっている。従って、旋回室径Ｒ２と吸引減圧室径Ｒ１の差（Ｒ２−Ｒ１）を従来よりも小さくすることができるのである。これにより、従来よりも旋回室７２の半径Ｒ２を小さくすることができるので、旋回室７２内における反転繊維８ｂの旋回速度を向上させて高速紡績に対応することができる。なお、高速紡績とは、従来の紡績速度が２５０ｍ／ｍｉｎから４００ｍ／ｍｉｎであったのに対して、紡績速度を５００ｍ／ｍｉｎから６００ｍ／ｍｉｎ程度とした紡績のことである。
【００７６】
以上で説明したように、本実施形態の空気紡績装置９は、以下のように構成されている。即ち、空気紡績装置９は、ノズルブロック３４と、繊維案内部２３と、中空ガイド軸体２０と、を備えている。ノズルブロック３４には、旋回室７２が形成される。また、当該ノズルブロック３４には、旋回室７２内に開口するノズル口２７ａから圧縮空気を噴射して当該旋回室７２内に旋回気流を発生させる１つ以上の空気噴射ノズル２７が形成される。繊維案内部２３は、旋回室７２に連通する繊維導入孔２１を備える。中空ガイド軸体２０は、旋回室７２で旋回された繊維が通る繊維通過路２９が内部に形成される。そして、中空ガイド軸体２０の軸線を通る平面で切断したときの断面において、旋回室形成面８２の断面輪郭のうち、繊維案内部２３側の部分は、曲線状の曲線部８２ａとして形成される。
【００７７】
これにより、旋回室７２において、繊維案内部２３側の壁面に角張った部分が無いように構成することができるので、旋回室７２内の空気流の乱れを防止し、当該空気流をスムーズに流すことができる。結果として、巻付繊維が芯繊維に対して不規則に巻き付いたり、巻付繊維の自由端同士が絡まってしまったりすることを防止できるので、生成される糸の品質を安定させることができる。また、上記のように空気流の乱れを防止できるので、旋回室７２の径を小さくした場合であっても、巻付繊維の挙動に悪影響が出るおそれが少ない。従って、上記の構成によれば、旋回室７２を小さくすることで繊維の旋回速度を向上させ、糸品質を保ちつつ高速紡績を実現することが可能である。
【００７８】
また、本実施形態の空気紡績装置９は、以下のように構成されている。即ち、旋回室形成面８２の前記断面輪郭が曲線状である曲線部８２ａの部分は、当該断面輪郭が円弧状である。
【００７９】
これにより、旋回室７２内の旋回気流の乱れを好適に抑圧することができる。
【００８０】
また、本実施形態の空気紡績装置９において、ノズル口２７ａの開口輪郭の全部が、旋回室形成面８２のうち断面輪郭が曲線状である曲線部８２ａの部分に形成されている。
【００８１】
このように、断面輪郭が曲線状の壁面にノズル口２７ａを形成することにより、当該ノズル口２７ａの開口輪郭の楕円周長を長くすることができる。これにより、ノズル口２７ａから旋回室７２内へと広がるように圧縮空気を噴射することができ、広い範囲で繊維に旋回気流を当てることができるので、旋回室７２内で繊維を強い力で効率良く旋回させることができる。
【００８２】
また上記のように、ノズル口２７ａの全部を、断面輪郭が曲線状の壁面に形成した場合は、当該ノズル口２７ａを形成する位置が多少ズレても、空気噴射ノズル２７の出口形状はあまり変わらない。即ち、上記のように構成することにより、加工精度によらず、生成される糸の品質を保つことができる。
【００８３】
また、本実施形態の空気紡績装置９は、以下のように構成されている。即ち、この空気紡績装置９において、ノズルブロック３４には、吸引減圧室７１が形成されている。吸引減圧室７１及び旋回室７２は、略円柱形又は略円筒形である。吸引減圧室径Ｒ１は、旋回室径Ｒ２よりも小さい。そして、旋回室径Ｒ２と吸引減圧室径Ｒ１との差は、空気紡績ノズルの穿孔直径Ｄ１以下である。
【００８４】
即ち、本発明の構成によれば、旋回室７２内の空気をスムーズに流すことができるので、ノズル口２７ａから噴射される圧縮空気が旋回室７２内で膨張しにくい。この結果、当該圧縮空気が旋回室７２から吸引減圧室７１側に流れて行きにくい。従って、従来の空気紡績装置のように旋回室と吸引減圧室との半径の差をある程度大きくする必要が無くなり、例えば上記のように、当該旋回室７２と吸引減圧室７１との半径の差を空気噴射ノズル２７の直径以下とすることができる。このように旋回室７２を小さくすることができるので、空気紡績装置９の小型化を実現することができる。
【００８５】
そして、本実施形態の精紡機１は、上記の空気紡績装置９と、当該空気紡績装置９により製造された紡績糸１０をパッケージ４５へと巻き取る巻取装置１２と、を備えているので、安定した品質で高速にパッケージ４５を形成することができる。
【００８６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１実施形態と同一又は類似の構成については、上記第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００８７】
この第２実施形態の精紡機が備える空気紡績装置９の構成を、図６に示す。図６に示すように、本実施形態の空気紡績装置９は、上記第１実施形態において繊維案内部２３が備えていたニードル２２を省略した構成である。このように、ニードル２２は省略することもできる。なお、上記第１実施形態ではニードル２２が撚り伝播防止手段としての役割を果たしていたが、本第２実施形態のようにニードル２２を省略した場合、繊維案内部２３の下流側端部が、上記撚り伝播防止手段としての役割を果たす。
【００８８】
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。
【００８９】
上記実施形態では、中空ガイド軸体２０の先端部２４が、吸引減圧室７１の内部に若干挿入されている構成としたが、これに限らず、吸引減圧室７１内に中空ガイド軸体２０が挿入されない構成でも良い。
【００９０】
上記実施形態では、旋回室７２は略円筒状としたが、これに限らない。例えば図７の従来技術のように、旋回室を略テーパ筒状に形成しても良い。ただし、旋回室７２は、その内部で旋回気流を発生させる必要があるので、繊維送り方向と直交する平面で切断したときの断面形状が円形であることが好ましい。
【００９１】
また、吸引減圧室７１の形状は略円柱状としたが、これに限らない。また、吸引減圧室７１は、必ずしもその内部で旋回気流を発生させる必要がないので、繊維送り方向と直交する平面で切断したときの断面形状は円形でなくても良い。
【００９２】
また、旋回室形成面８２の曲線部８２ａは、中空ガイド軸体２０の軸線を通る平面による断面輪郭が円弧状でなくても良く、断面輪郭が滑らかな曲線であればどのような形状であっても良い。要は、旋回室７２の繊維案内部２３側に角張った部分が無ければ良い。ただし、上記のように、曲線部８２ａの断面輪郭を円弧状とすることにより、旋回室７２内の空気流の乱れを特に良好に抑圧することができる。
【００９３】
また、旋回室形成面８２は、その断面輪郭の全体が曲線状であっても良い。即ち、直線部８２ｂは省略することもできる。
【００９４】
なお、曲線部８２ａの断面輪郭が実質的に曲線と見なせる場合は、当該断面輪郭が細かい折れ線から構成されていても良い。例えば、曲線部８２ａの断面輪郭が、鈍角で複数回数折れ曲がった折れ線によって構成されていれば、実質的に曲線であるとみなすことができる。
【００９５】
また、吸引減圧室７１は省略することができる（旋回室７２が繊維導入孔２１と直接連通していても良い）。ただし、吸引減圧室７１があることにより、繊維をスムーズに反転させることができるので、当該吸引減圧室７１は省略しないほうが好ましい。
【００９６】
上記実施形態では、空気噴射ノズル２７のノズル口２７ａの開口輪郭の全部が曲線部８２ａに形成された構成としたが、この構成に限らない。例えば、ノズル口２７ａの開口輪郭の一部のみが曲線部８２ａに形成され、残りの一部は直線部８２ｂに形成されていても良い。また、ノズル口２７ａの開口輪郭の全部が直線部８２ｂに形成されていても良い。ただし、上述したように、ノズル口２７ａの開口輪郭の少なくとも一部を曲線部８２ａに形成すれば、ノズル口２７ａから広がるように空気を噴射できるため好適である。
【００９７】
上記実施形態において、ノズルブロック３４は、旋回室が形成された旋回室部と、吸引減圧室部と、を兼ねる構成としたが、吸引減圧室部と旋回室部を別の部材としても良い。
【００９８】
上記実施形態では、空気排出用空間５５はノズル部ケーシング５３に形成されているとしたが、この空気排出用空間５５は、軸体保持部材５９に形成されていても良い。また、空気排出用空間５５は、ノズル部ケーシング５３と軸体保持部材５９とが組み合わさることで形成されていても良い。
【００９９】
また、上記実施形態では、繊維束８（又は紡績糸１０）が上から下に向けて送られるタイプの精紡機１について説明したが、これに限らず、例えば下から上に向かうタイプの紡績機であっても良い。即ち、繊維束が格納されるケンスを機台下部に配置し、巻取装置が機台上部に配置されているような紡績機に、上記実施形態の空気紡績装置を備えるように構成しても良い。
【０１００】
また、精紡機１は、糸送り装置１１と巻取装置１２との間に、糸貯留装置を設ける構成とすることもできる。この糸貯留装置というのは、簡単に説明すると、回転する糸貯留ローラの周囲に一時的に紡績糸１０を巻き付けておくことにより、一定量の紡績糸１０を当該糸貯留ローラ上に貯留可能に構成したものである。この糸貯留装置の機能は以下のようなものである。即ち、巻取装置１２は、糸継台車３が糸継動作を行っている最中等は紡績糸１０を巻き取ることができない。このような場合に、空気紡績装置９から次々と紡績糸１０を送出すると、巻き取られない紡績糸１０が弛んでしまう。そこで、巻取装置１２と糸送り装置１１との間に上記糸貯留装置を介在させておき、巻取装置１２が糸を巻き取ることができない期間は紡績糸１０を糸貯留ローラ上に貯留することにより、紡績糸１０が弛んでしまうことを防止することができる。
【０１０１】
なお、上記の糸貯留装置は、紡績糸を巻き付けて回転する糸貯留ローラを備えているので、この糸貯留ローラを回転させることにより、当該糸貯留ローラに巻き付いている紡績糸１０を下流側に向かって送り出すことができる。即ち、糸貯留装置は、紡績糸１０を下流側に向かって送る機能を備えているということができる。従って、上記のように糸貯留装置を備えた精紡機１は、糸送り装置１１を省略し、空気紡績装置９からの紡績糸１０を糸貯留装置によって下流側へ搬送するように構成することもできる。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 精紡機（紡績機）
９ 空気紡績装置
２０ 中空ガイド軸体（スピンドル）
２１ 繊維導入孔
２３ 繊維案内部
２７ 空気噴射ノズル
２７ａ ノズル口
３４ ノズルブロック
７１ 吸引減圧室
７２ 旋回室
８１ 吸引減圧室形成面
８２ 旋回室形成面
８２ａ 曲線部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、空気紡績装置に関する。詳細には、空気紡績装置において、旋回気流を発生させる空間の形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、旋回気流を利用して繊維に撚りを与え、紡績糸を生成する空気紡績装置を備えた紡績機が知られている。
【０００３】
このような紡績機は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された紡績装置が備える紡績部は、空気噴射孔が形成されたノズルブロックを備えている。
【０００４】
この特許文献１に記載されたノズルブロック近傍の構成の模式的な断面図を、図７に示す。図７に示すように、特許文献１が開示するノズルブロック１００には、複数の空気噴射孔１０５と、透孔１０１と、が形成されている。前記透孔１０１は、円柱状空間部１０２と、円柱状空間部１０２に連接された第１円錐台状空間部１０３と、第１円錐台状空間部１０３に連接された第２円錐台状空間部１０４と、から構成されている。なお、図７の円柱状空間部１０２は、その内部に負圧を発生させて繊維導入孔１０６に吸引流を発生させ、繊維を吸引するための空間であるから、以下の説明では吸引減圧室と呼ぶ。また、図７の第２円錐台状空間部１０４は、反転繊維を旋回させるための空間であるから、以下の説明では旋回室と呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１９３３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、空気噴射孔からの噴出空気の作用により、ニードルホルダの繊維導入孔付近に吸引空気流を発生させ、繊維束を繊維導入孔に吸い込むことができる旨が記載されている。当該吸引空気流がスムーズに流れることにより、繊維束をスムーズに吸引することができる。この吸引空気流の流れを、図７に太線の矢印で概念的に示す。
【０００７】
ところで、図７の旋回室１０４内で発生している旋回気流が吸引減圧室１０２側に流入してしまうと、前記吸引空気流の流れを阻害してしまい、繊維導入孔１０６で繊維束を吸引することができなくなってしまうという問題がある。この点、特許文献１の構成は、図７に示すように、吸引減圧室１０２の径よりも旋回室１０４の径の方が大きく形成されており、吸引減圧室１０２と旋回室１０４との間には段差が形成されている。この段差の部分が絞り部として機能するので、旋回室１０４内の旋回気流が吸引減圧室１０２側に流入しにくくなっている。これにより、吸引空気流の流れを阻害することが無いので、繊維束を繊維導入孔１０６に吸引することができると考えられる。
【０００８】
一方で、特許文献１の構成のように吸引減圧室１０２と旋回室１０４との間に段差を設ける場合、旋回室１０４は、吸引減圧室１０２側（繊維導入孔１０６側）に角張った部分（図７の角部１０７）を有することになる。本願発明者は、特許文献１の構成では、吸引空気流の流れが角部１０７で渦を巻いてしまい（図７を参照のこと）、旋回室１０４で旋回される繊維の挙動が乱れることがあることを見出した。このように繊維の挙動が乱れると、巻付繊維（反転繊維）が芯繊維に対して不規則に巻き付いたり、巻付繊維の自由端（特許文献１で言うところの後端部）同士が絡まったりする結果、生成される糸の品質が不安定となってしまう。
【０００９】
一方で、近年は紡績速度を向上させたいという要望があり、これに応えるため、旋回室１０４内の繊維の旋回速度を向上させるという課題があった。なお、従来の空気紡績装置の一般的な紡績速度は、２５０ｍ／ｍｉｎから４００ｍ／ｍｉｎ程度であった。上記の課題を解決する手段としては、旋回室１０４の径を小さくし、旋回気流の旋回半径を小さくすることにより、繊維の旋回速度を向上させることが考えられる。
【００１０】
しかし、旋回室１０４の径を小さくすると、吸引空気流の乱れが発生している領域（角部１０７の近傍）と、巻付繊維が旋回している領域（スピンドル１０８の周囲）とが接近するため、吸引空気流の乱れが旋回繊維に与える影響が更に増大してしまう。従って、図７の構成では、糸品質を保ちながら旋回室の径を小さくすることができなかったので、旋回気流の旋回速度を向上させるという課題を解決することができなかった。即ち、従来の空気紡績装置では、紡績速度を向上させたいというニーズに応えることができなかった。
【００１１】
なお、吸引空気流の乱れが巻付繊維の旋回に影響を及ぼさないようにする対策として、旋回室１０４を径方向において十分に大きく形成することが考えられる。このように構成すれば、吸引空気流の乱れが発生している領域（角部１０７の近傍）と、巻付繊維が旋回している領域（スピンドル１０８の周囲）とを離しておくことができるので、吸引空気流の乱れが巻付繊維の旋回に与える影響を小さくすることができる。
【００１２】
しかし、旋回室１０４の径を大きくすると、旋回気流の旋回半径が大きくなる結果、巻付繊維の旋回速度が遅くなってしまうので、紡績速度を向上させたいというニーズに応えることができない。また、空気紡績装置の設置スペースを考えると、吸引空気流の乱れを排除できる程の十分な大きさの旋回室１０４を形成することは困難である。また、旋回室１０４の径を大きくし過ぎると、旋回室１０４内で旋回流を維持するためには旋回室１０４へと供給する空気の量を多くしなければならず、エネルギ効率が悪くなってしまうという問題もある。
【００１３】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、旋回室内での空気流の乱れを防止し、安定した品質の糸を生成できる空気紡績機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】
【００１４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【００１５】
本発明の第１の観点によれば、繊維束の繊維を旋回気流により旋回させて紡績糸を製造する空気紡績装置であって、以下のように構成された空気紡績装置が提供される。即ち、この空気紡績装置は、ノズルブロックと、繊維案内部と、スピンドルと、を備える。前記ノズルブロックには、旋回室が形成される。また、当該ノズルブロックには、前記旋回室内に開口するノズル口から圧縮空気を噴射して前記旋回室内に前記旋回気流を発生させる１つ以上の空気噴射ノズルが形成される。前記繊維案内部は、前記旋回室に連通する繊維導入孔を備える。前記スピンドルは、前記旋回室で旋回された繊維が通る繊維通過路が内部に形成される。そして、前記スピンドルの軸線を通る平面で切断したときの断面において、前記旋回室を形成する前記ノズルブロックの内側壁面の断面輪郭のうち、少なくとも前記繊維案内部側の部分は、実質的に曲線状に形成される。
【００１６】
これにより、旋回室において、繊維案内部側の壁面に角張った部分が無いように構成することができるので、旋回室内で空気流が乱れることを防止し、当該空気流をスムーズに流すことができる。結果として、巻付繊維が芯繊維に対して不規則に巻き付いたり、巻付繊維の自由端同士が絡まってしまったりすることを防止できるので、生成される糸の品質を安定させることができる。また、上記のように空気流の乱れを防止できるので、旋回室の径を小さくした場合であっても、巻付繊維の挙動に悪影響が出るおそれが少ない。従って、上記の構成によれば、旋回室を小さくすることで繊維の旋回速度を向上させ、糸品質を保ちつつ高速紡績を実現することが可能である。
【００１７】
前記の空気紡績装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち前記旋回室を形成する前記ノズルブロックの内側壁面のうち、前記断面輪郭が前記曲線状の部分は、当該断面輪郭が円弧状である。
【００１８】
これにより、空気紡績装置の旋回室内における旋回気流の乱れを良好に抑圧することができる。
【００１９】
前記の空気紡績装置においては、前記ノズル口の開口輪郭の少なくとも一部は、前記旋回室を形成する前記ノズルブロックの内側壁面のうち、前記断面輪郭が前記曲線状の部分に形成されることが好ましい。
【００２０】
このように、断面輪郭が曲線状の壁面にノズル口の少なくとも一部を形成することにより、当該ノズル口の開口輪郭の楕円周長を長くすることができる。これにより、ノズル口から旋回室内へと広がるように圧縮空気を噴射することができ、広い範囲で繊維に旋回気流を当てることができるので、旋回室内で繊維を強い力で効率良く旋回させることができる。
【００２１】
前記の空気紡績装置においては、前記ノズル口の開口輪郭の全部が、前記旋回室を形成する前記ノズルブロックの内側壁面のうち、前記断面輪郭が前記曲線状の部分に形成されていることが好ましい。
【００２２】
即ち、従来の空気紡績装置のように旋回室の壁面が角張っている場合において、仮に当該角張っている部分にまたがるようにしてノズル口を形成するとすれば、形成位置がわずかにズレただけでノズル口の形状が大きく変わり、空気の流れも変わってしまう。従って、角張った壁面にノズル口を形成する場合、生成される糸の品質は加工精度の影響を受け易い。この点上記のように、ノズル口の全部を、断面輪郭が曲線状の壁面に形成した場合は、当該ノズル口を形成する位置が多少ズレても、噴射ノズルの出口形状はあまり変わらない。即ち、上記のように構成することにより、加工精度によらず、生成される糸の品質を保つことができる。
【００２３】
上記の空気紡績装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、この空気紡績装置は、吸引減圧室が形成された吸引減圧室部を備える。前記吸引減圧室及び前記旋回室は、略円柱形又は略円筒形である。前記吸引減圧室の半径は前記旋回室の半径よりも小さい。そして、前記旋回室の半径と前記吸引減圧室の半径との差は、前記空気噴射ノズルの直径以下である。
【００２４】
即ち、従来の空気紡績装置では、旋回室内で空気の乱れが発生していたので、ノズル口から噴射された圧縮空気が旋回室内で膨張してしまい、当該圧縮空気が旋回室から吸引減圧室に流れて行き易かった。これを防ぐため、従来の空気紡績装置では、旋回室と吸引減圧室との半径の差をある程度大きくしなければならず、空気紡績装置が大型化していた。この点、本発明の構成によれば、旋回室内で空気をスムーズに流すことができるので、ノズル口から噴射される圧縮空気が旋回室内で膨張しくい。この結果、当該圧縮空気が吸引減圧室側に流れて行きにくくなる。従って、従来の空気紡績装置のように旋回室と吸引減圧室との半径の差をある程度大きくする必要が無くなり、例えば上記のように、当該旋回室と吸引減圧室との半径の差を空気噴射ノズルの直径以下とすることができる。このように旋回室を小さくすることができるので、空気紡績装置の小型化を実現することができる。
【００２５】
本発明の第２の観点によれば、上記の空気紡績装置と、前記空気紡績装置により製造された紡績糸をパッケージへと巻き取る巻取装置と、を備えた紡績機が提供される。
【００２６】
これにより、安定した品質で高速にパッケージを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る精紡機の全体的な構成を示す正面図。
【図２】精紡機の縦断面図。
【図３】空気紡績装置の模式的な縦断面図。
【図４】ノズルブロックの縦断面図。
【図５】紡績中の様子を示す縦断面図。
【図６】別の実施形態に係る空気紡績装置の模式的な縦断面図。
【図７】従来の空気紡績装置の構成を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、図面を参照して発明の第１実施形態を説明する。図１は本実施形態に係る精紡機１の全体的な構成を示した正面図、図２は精紡機１の縦断面図である。
【００２９】
図１に示す紡績機としての精紡機１は、並設された多数の紡績ユニット２を備えている。この精紡機１は、糸継台車３と、ブロアボックス４と、原動機ボックス５と、を備えている。前記糸継台車３は、紡績ユニット２が並べられる方向に走行可能な構成となっている。
【００３０】
図１に示すように、各紡績ユニット２は、ドラフト装置７と、空気紡績装置９と、糸送り装置１１と、巻取装置１２と、を主要な構成として備えている。ドラフト装置７は精紡機１のフレーム６の上部に設けられており、空気紡績装置９は、このドラフト装置７から送られてくる繊維束８を紡績して紡績糸１０を生成するように構成されている。空気紡績装置９から送り出された紡績糸１０は糸送り装置１１で送られた後、巻取装置１２によって巻き取られ、パッケージ４５を形成する。図１では、巻取装置１２はチーズ巻パッケージを形成するように図示されているが、コーン巻パッケージを形成するように構成されていても良い。なお、以下の説明において、単に「上流側」「下流側」と言った場合は、繊維束８（又は紡績糸１０）の送り方向における上流側又は下流側を指す。
【００３１】
ドラフト装置７は、スライバ１３を延伸して繊維束８にするためのものである。このドラフト装置７は図２に示すように、バックローラ１４、サードローラ１５、エプロンベルト１６を装架したミドルローラ１７及びフロントローラ１８の４つのローラを備えている。
【００３２】
フレーム６の適宜位置には電動モータからなるドラフトモータ３１が設置されており、前記バックローラ１４とサードローラ１５は、このドラフトモータ３１にベルトを介して連結されている。このドラフトモータ３１の駆動及び停止は、紡績ユニット２が備えるユニットコントローラによって制御される。なお、本実施形態の精紡機１では、ミドルローラ１７やフロントローラ１８を駆動するための電動モータもフレーム６に設けられているが、ここでは図示を省略する。
【００３３】
空気紡績装置９は、図２に示すように、２つに分割されたブロック、即ち第１ブロック９１及び第２ブロック９２により構成されている。第２ブロック９２は、第１ブロック９１よりも下流側に設けられている。
【００３４】
また糸送り装置１１は、精紡機１のフレーム６に支持されたデリベリローラ３９と、デリベリローラ３９に接触するように配置されるニップローラ４０と、を備える。この構成で、空気紡績装置９から送出された紡績糸１０をデリベリローラ３９とニップローラ４０との間に挟んでデリベリローラ３９を図示しない電動モータで回転駆動することにより、紡績糸１０を巻取装置１２側へ送ることができる。
【００３５】
糸継台車３は、図１及び図２に示すように、スプライサ（糸継装置）４３と、サクションパイプ４４と、サクションマウス４６と、を備えている。糸継台車３は図１に示すように、精紡機１本体のフレーム６に設けられたレール４１上を走行するように設けられている。ある紡績ユニット２で糸切れや糸切断が発生すると、糸継台車３は当該紡績ユニット２まで走行し、停止する。サクションパイプ４４は、軸を中心に上下方向に回動しながら、空気紡績装置９から送出される糸端を吸い込みつつ捕捉してスプライサ４３へ案内する。サクションマウス４６は、軸を中心に上下方向に回動しながら、前記巻取装置１２に回転自在に支持されたパッケージ４５から糸端を吸引しつつ捕捉してスプライサ４３へ案内する。スプライサ４３は、案内された糸端同士の糸継ぎを行うように構成されている。
【００３６】
次に、図３を参照して、空気紡績装置９の構成について詳しく説明する。図３は、中空ガイド軸体２０の軸線を通る平面で切断したときの、空気紡績装置９の模式的な縦断面図である。
【００３７】
図３に示すように、第１ブロック９１は、ノズル部ケーシング５３と、当該ノズル部ケーシング５３に保持されたノズルブロック３４及び繊維案内部２３と、を備えている。また第２ブロック９２は、中空ガイド軸体（スピンドル）２０と、軸体保持部材５９と、を備えている。
【００３８】
繊維案内部２３には繊維導入孔２１が形成されており、この繊維導入孔２１に、上流側のドラフト装置７でドラフトされた繊維束８を導入するように構成されている。また、繊維案内部２３は、繊維導入孔２１から導入された繊維束８の流路上に配置されたニードル２２を保持している。
【００３９】
繊維案内部２３よりも下流側の位置には、ノズルブロック（吸引減圧室部、旋回室部）３４が配置されている。このノズルブロック３４の詳細な断面図を、図４に示す。図４は、図３と同じ平面（中空ガイド軸体２０の軸線を通る平面）で切断したノズルブロック３４の縦断面図である。図４に示すように、このノズルブロック３４には、透孔７０が形成されている。この透孔７０は、中空ガイド軸体２０の中心軸線９０と直交する平面（繊維送り方向と直交する平面）で切断したときの断面形状が円形となるように形成されている。
【００４０】
図３に示すように、中空ガイド軸体２０は、軸体保持部材５９によって保持された円筒体５６を備えている。この円筒体５６の一端には、テーパ状の先端部２４が形成されている。また、円筒体５６の軸心部には、繊維通過路２９が形成されている。なお、この繊維通過路２９の下流側端部は出口孔（図略）となっている。繊維通過路２９を通過した繊維束８ないし紡績糸１０は、空気紡績装置９の下流側に配置された糸送り装置１１によって、前記出口孔から空気紡績装置９の外側に向かって送り出される。
【００４１】
中空ガイド軸体２０の先端部２４は、ノズルブロック３４から見て繊維案内部２３の反対側から、当該ノズルブロック３４に形成された透孔７０の内部に軸線を一致させつつ挿入される。また、中空ガイド軸体２０の先端部２４の外周面と、ノズルブロック３４の内側壁面（透孔７０の壁面）と、の間には、空気流が通過できるように所定の間隔が空けられている。
【００４２】
ノズルブロック３４には、繊維束８の走行方向上流側から順に、吸引減圧室７１と、旋回室７２と、テーパ室７３と、が形成されている。より厳密に言うと、中空ガイド軸体２０の先端部２４の外周面と、ノズルブロック３４の内側壁面（透孔７０の壁面）と、によって、略円柱状の吸引減圧室７１と、略円筒状の旋回室７２と、略テーパ筒状のテーパ室７３と、が形成される。なお、吸引減圧室７１は略円柱状としたが、実際には図３に示すように、中空ガイド軸体２０の先端部２４が、吸引減圧室７１の下流側から当該吸引減圧室７１の内部に若干挿入されている。
【００４３】
図３に示すように、吸引減圧室７１と繊維案内部２３の繊維導入孔２１とは、互いに連通している。また、旋回室７２と吸引減圧室７１とは、互いに連通している。従って、前記旋回室７２は、吸引減圧室７１を介して繊維導入孔２１に連通していると言うことができる。また、テーパ室７３と旋回室７２は、互いに連通している。
【００４４】
一方、ノズルブロック３４の周囲には、供給エア貯留室６１が形成されている。また、ノズル部ケーシング５３には、図略の圧空源に接続された圧縮空気供給パイプ６５が接続されている。これにより、前記圧空源から前記供給エア貯留室６１に対して圧縮空気を供給できるようになっている。
【００４５】
またノズルブロック３４には、旋回室７２と供給エア貯留室６１とを連通する１つ以上の空気噴射ノズル２７が形成される。なお、本実施形態において、空気噴射ノズル２７は４つ形成されているが、空気噴射ノズル２７が形成される数はこれに限定されない。これら空気噴射ノズル２７は、ノズルブロック３４に穿設された細長い丸孔として構成されている。供給エア貯留室６１に供給された圧縮空気は、空気噴射ノズル２７を介して旋回室７２内に噴射される。これにより、旋回室７２内には、中空ガイド軸体２０の軸線周り一方向に旋回するように流れる旋回気流が発生する。
【００４６】
上記のような旋回気流を旋回室７２内に発生させるため、空気噴射ノズル２７は、その長手方向が、平面視で旋回室７２の略接線方向に向くように形成されている。なお、図３においては、空気噴射ノズル２７の長手方向があたかも旋回室７２の中心軸線と同じ平面内にあるように描かれているが、これは図面を分かり易くするために簡略的（概念的）に表現したものであって、空気噴射ノズル２７は実際には上記のように旋回室７２の接線方向に形成されている。従って、より正確に空気噴射ノズル２７を示す断面図は図４のようになる。
【００４７】
また、この空気噴射ノズル２７は、図３及び図４に示すように、その長手方向が下流側に若干傾斜して形成されている。これにより、空気噴射ノズル２７から噴射される圧縮空気を、下流側に向かって流すことができる。
【００４８】
以上の構成で、空気噴射ノズル２７から噴射される圧縮空気は、旋回室７２内において旋回しつつ繊維束８の走行方向下流側に向かって流れる。即ち、旋回室７２内に、下流側に向かって流れる螺旋状の旋回気流を発生させることができる。
【００４９】
また、ノズル部ケーシング５３には空気排出用空間５５が形成されている。この空気排出用空間５５は、テーパ室７３と互いに連通している。この空気排出用空間５５には、前記ブロアボックス４に配置されている図略の負圧源（吸引手段）が配管６０を通じて接続されている。
【００５０】
次に、以上のように構成された空気紡績装置９において、繊維導入孔２１に繊維束８を導入する時の様子について説明する。
【００５１】
まず、空気紡績装置９内に繊維束８が導入されていない状態（図３の状態）で、図略の圧空源から供給エア貯留室６１に圧縮空気を供給する。供給エア貯留室６１に供給された圧縮空気は、空気噴射ノズル２７を介して旋回室７２内に向かって噴射される。これによって旋回室７２内に発生した旋回気流は、当該旋回室７２内を螺旋状に下流側に流れた後、テーパ室７３に流入し、その流速を弱めつつ更に下流側に流れ、最終的に空気排出用空間５５から排出される。
【００５２】
一方、上記のように旋回室７２内で下流側に向かう空気の流れが発生することにより、当該旋回室７２の上流側に隣接している吸引減圧室７１内が減圧され、繊維導入孔２１に吸引空気流が発生する。この吸引空気流は、繊維導入孔２１から吸引減圧室７１に流入した後、一部が繊維通過路２９内に流入して下流側に流れ、残りは旋回室７２に流入して旋回気流と合流する。
【００５３】
この状態でドラフト装置７から繊維束８を空気紡績装置９側へ送ると、当該繊維束８が繊維導入孔２１から吸引され、吸引減圧室７１内に案内される。吸引減圧室７１内に案内された繊維束８は、繊維通過路２９内に流入する吸引空気流の流れに乗って当該繊維通過路２９を下流側に案内され、図略の出口孔から空気紡績装置９の外部に送られる。
【００５４】
空気紡績装置９の前記出口孔から出た繊維束８ないし紡績糸１０の端部は、糸継台車３が備えるサクションパイプ４４によって捕捉され、スプライサ４３においてパッケージ４５側の糸端と糸継ぎされる。これにより、繊維束８ないし紡績糸１０は、フロントローラ１８から繊維導入孔２１、吸引減圧室７１及び繊維通過路２９を通じて糸送り装置１１に至る連続状態となる。この状態で、糸送り装置１１により下流側への送り力が付与されることにより、糸に張力が付与されて空気紡績装置９から次々に紡績糸１０が引き出されていく。
【００５５】
次に、本実施形態の空気紡績装置９において、繊維束８に撚りが加えられて紡績糸１０が生成される様子について、図５を参照して説明する。なお、図５には、空気紡績装置９内の空気の流れを、太線の矢印で概念的に示している。
【００５６】
繊維束８は、多数の繊維から構成されている。それぞれの繊維は、繊維導入孔２１から吸引減圧室７１内に導入される。各繊維の下流側の端部は、繊維導入孔２１から繊維通過路２９内に向かって流れる吸引空気流の流れに乗って当該繊維通過路２９内に導入される。これにより、吸引減圧室７１内に導入された繊維の少なくとも一部は、繊維導入孔２１と繊維通過路２９との間で連続状態となる。この状態の繊維を、芯繊維８ａと呼ぶ。
【００５７】
芯繊維８ａは、旋回室７２内で旋回する反転繊維８ｂ（後述）に連れられて加撚される。なお、この撚りは上流側（フロントローラ１８側）へ伝播しようとするが、その伝播はニードル２２によって阻止されるので、フロントローラ１８から送り出される繊維束８が上記の撚りによって撚り込まれることがない。このように、ニードル２２は撚り伝播防止手段をなしている。
【００５８】
吸引減圧室７１に導入されてくる各繊維の下流側端部は、加撚されつつある芯繊維８ａに撚り込まれている。しかし、各繊維は、その全体が芯繊維８ａに撚り込まれている訳ではなく、上流側端部は自由端となっている。
【００５９】
各繊維の前記自由端（上流側端部）が吸引減圧室７１内に入ってくると、当該自由端は、芯繊維８ａから分離して開繊されるとともに、吸引減圧室７１から旋回室７２に流入する吸引空気流によって旋回室７２側（下流側）に流される。このように、繊維の上流側端部が下流側に流されることにより、当該上流側端部の向きが「反転」する。この状態の繊維を反転繊維８ｂと呼ぶ。なお、芯繊維８ａであった繊維も、その上流側端部が吸引減圧室７１内に入ってくると、反転繊維８ｂになり得る。
【００６０】
反転繊維８ｂの自由端は、旋回室７２に導入され、下流側に向かって螺旋状に流れる旋回気流の影響を受ける。これにより、反転繊維８ｂは、図５に示すように、中空ガイド軸体２０の先端部２４の表面に沿うようにしつつ、当該中空ガイド軸体２０の先端部２４の周囲を旋回する。従って、反転繊維８ｂの自由端は、繊維通過路２９内部を通っている芯繊維８ａの周囲を振り回されることになる。これにより、反転繊維８ｂは、芯繊維８ａの周囲に順次巻き付いて巻付繊維となる。芯繊維８ａは繊維通過路２９内を下流側に送られているので、これに連れられて、当該芯繊維８ａに巻き付いた巻付繊維は繊維通過路２９内に順次引きずり込まれる。
【００６１】
このようにして、実撚り状の紡績糸１０が生成される。紡績糸１０は繊維通過路２９内を進み、前記出口孔（図略）から糸送り装置１１に向かって送り出される。
【００６２】
そして、図１に示す糸送り装置１１を経て巻取装置１２に紡績糸１０が巻き取られることにより、最終的にパッケージ４５が形成される。なお、上記の開繊及び加撚時に切れるなどして紡績糸１０に撚り込まれなかった繊維は、空気流の流れに乗って旋回室７２からテーパ室７３を経て空気排出用空間５５へ送られ、負圧源の吸引によって、配管６０を経由して排出される。
【００６３】
次に、本実施形態の空気紡績装置９におけるノズルブロック３４の構成について詳しく説明する。
【００６４】
まず、旋回室７２を形成している旋回室形成面８２の形状について説明する。
【００６５】
図４に示すように、ノズルブロック３４の内側壁面（透孔７０の壁面）のうち、吸引減圧室７１を形成する部分を吸引減圧室形成面８１、旋回室７２を形成する部分を旋回室形成面８２とする。吸引減圧室形成面８１は、吸引減圧室７１内に面している。また、旋回室形成面８２は、旋回室７２内に面している。
【００６６】
本実施形態におけるノズルブロック３４において、中空ガイド軸体２０の中心軸線を通る平面で切断したときの断面図（図４）において、旋回室形成面８２の上流側（繊維案内部２３側）の部分は、その断面輪郭が曲線状となる曲線部８２ａであり、旋回室形成面８２の下流側の部分は、その断面輪郭が直線状となる直線部８２ｂとなっている。
【００６７】
本実施形態の空気紡績装置９において、吸引減圧室形成面８１の半径Ｒ１は、旋回室形成面８２の半径Ｒ２（正確に言えば、直線部８２ｂの半径）よりも小さくなるように形成されている。言い換えれば、吸引減圧室７１の半径（吸引減圧室径Ｒ１）は、旋回室７２の半径（旋回室径Ｒ２）よりも小さくなるよう形成されている。このように、旋回室７２よりも吸引減圧室７１の径を小さくすることにより、旋回室７２内に噴出された圧縮空気が膨張した場合であっても、当該圧縮空気が吸引減圧室７１側へ流れにくくすることができる。これにより、吸引空気流を下流側に向かってスムーズに流すことができるので、繊維導入孔２１において繊維束８を吸引し、スムーズに吸引減圧室７１内に案内することができる。
【００６８】
また、図４に示すように、吸引減圧室形成面８１の下流側端部と、旋回室形成面８２の直線部８２ｂの上流側端部は、曲線部８２ａによって接続されている。そして、中空ガイド軸体２０の中心軸線を通る平面で切断したときの断面図（図４の図）において、曲線部８２ａと直線部８２ｂの断面輪郭は、滑らかに接続している。このように、旋回室形成面８２の上流側（繊維案内部２３側）の断面輪郭を曲線状とすることで、旋回室７２に角張った部分がないように構成されている。これにより、旋回室内に角張った部分があった従来技術（図７）と比べ、吸引空気流をスムーズに下流側に向かって流すことが可能であり、旋回室７２内における空気流の乱れを低減することができる。従って、旋回室７２内での反転繊維８ｂの挙動を安定させることができるので、反転繊維８ｂの自由端同士の絡み付き等を防止できる。また、このように旋回室７２内の空気流の乱れを低減することにより、旋回室７２内に噴出された圧縮空気が当該旋回室７２内で膨張しにくくすることができる。
【００６９】
また、本実施形態において、曲線部８２ａの断面輪郭は、具体的には、円弧状となっている。このように旋回室７２の断面輪郭を円弧状とすることにより、旋回室７２内において空気流をスムーズに流すことができる。
【００７０】
次に、本実施形態における空気噴射ノズル２７について説明する。
【００７１】
前述のように、空気噴射ノズル２７は、その長手方向が旋回室７２の接線方向に向くように形成されている。従って、空気噴射ノズル２７が旋回室形成面８２に開口した部分（ノズル口２７ａ）の開口輪郭は、図４に示すように略楕円形となる。本実施形態では、このノズル口２７ａの開口輪郭の周長を、楕円周長と呼ぶ。
【００７２】
本実施形態の空気紡績装置９において、空気噴射ノズル２７のノズル口２７ａは、図４に示すように、旋回室形成面８２の曲線部８２ａに形成されている。これにより、例えば直線部８２ｂにノズル口２７ａを形成する場合と比べて、ノズル口の楕円周長を長くすることができるので、圧縮空気が下流側に向かって広がるようにして噴出することができる。これにより、旋回気流を広い範囲で繊維に作用させることができるので、強い力で効率良く繊維を旋回させることができる。また、このように圧縮空気を下流側に向かって広がるように噴出することができるので、当該圧縮空気が旋回室７２内で膨張した場合であっても、当該圧縮空気が上流側（吸引減圧室７１側）に向かって流れて行きにくい。これにより、吸引空気流を下流側に向かって更にスムーズに流すことができる。
【００７３】
また、従来技術（図７）は、空気噴射孔１０５のノズル口は、角張った部分（符号１０９）を跨ぐように形成されているので、ノズル口の形成位置が若干ズレただけで、ノズル口の開口形状が大きく変わってしまうという問題があった。従って、図７の従来技術の構成は、糸品質が加工精度の影響を受け易いという欠点がある。この点、本実施形態においては、ノズル口２７ａは、その開口輪郭の全てが、旋回室形成面８２の曲線部８２ａに形成されている。即ち、本実施形態では、ノズル口２７ａは、壁面が角張っている部分を跨がないような位置に形成されている。この本実施形態の構成によれば、ノズル口２７ａが形成される位置が若干ズレたとしても、当該ノズル口２７ａの開口輪郭の形はあまり変わらないので、空気噴射ノズル２７の加工精度とは独立して紡績糸１０の品質を保つことができる。
【００７４】
ところで、従来の空気紡績装置では、旋回室内の旋回気流が吸引減圧室に流入しないようにするため、旋回室の外周半径と吸引減圧室の外周半径の差が、ある程度より大きくなるように設計していた。ここで、「ある程度」とは、例えば、空気噴射ノズルの穿孔直径である。というのは、旋回室と吸引減圧室の外周半径の差が空気噴射ノズルの穿孔直径以下となると、空気噴射ノズルから噴射される圧縮空気が、旋回室と吸引減圧室の間の段差から「ハミ出して」しまうので、当該圧縮空気が膨張した場合に吸引減圧室側に流れてしまい易いと考えられるからである。
【００７５】
しかしながら、本実施形態では、旋回室形成面８２と吸引減圧室形成面８１の半径の差（即ち、旋回室径Ｒ２−吸引減圧室径Ｒ１）を、空気噴射ノズル２７の穿孔直径Ｄ１以下としている。即ち、本実施形態の空気紡績装置９は、従来の構成と比べて吸引空気流を下流側に向かってスムーズに流すことができるため、旋回室７２内に噴出された圧縮空気が膨張しにくい。従って、旋回室７２内の旋回気流が吸引減圧室７１内に流入しにくくなっている。従って、旋回室径Ｒ２と吸引減圧室径Ｒ１の差（Ｒ２−Ｒ１）を従来よりも小さくすることができるのである。これにより、従来よりも旋回室７２の半径Ｒ２を小さくすることができるので、旋回室７２内における反転繊維８ｂの旋回速度を向上させて高速紡績に対応することができる。なお、高速紡績とは、従来の紡績速度が２５０ｍ／ｍｉｎから４００ｍ／ｍｉｎであったのに対して、紡績速度を５００ｍ／ｍｉｎから６００ｍ／ｍｉｎ程度とした紡績のことである。
【００７６】
以上で説明したように、本実施形態の空気紡績装置９は、以下のように構成されている。即ち、空気紡績装置９は、ノズルブロック３４と、繊維案内部２３と、中空ガイド軸体２０と、を備えている。ノズルブロック３４には、旋回室７２が形成される。また、当該ノズルブロック３４には、旋回室７２内に開口するノズル口２７ａから圧縮空気を噴射して当該旋回室７２内に旋回気流を発生させる１つ以上の空気噴射ノズル２７が形成される。繊維案内部２３は、旋回室７２に連通する繊維導入孔２１を備える。中空ガイド軸体２０は、旋回室７２で旋回された繊維が通る繊維通過路２９が内部に形成される。そして、中空ガイド軸体２０の軸線を通る平面で切断したときの断面において、旋回室形成面８２の断面輪郭のうち、繊維案内部２３側の部分は、曲線状の曲線部８２ａとして形成される。
【００７７】
これにより、旋回室７２において、繊維案内部２３側の壁面に角張った部分が無いように構成することができるので、旋回室７２内の空気流の乱れを防止し、当該空気流をスムーズに流すことができる。結果として、巻付繊維が芯繊維に対して不規則に巻き付いたり、巻付繊維の自由端同士が絡まってしまったりすることを防止できるので、生成される糸の品質を安定させることができる。また、上記のように空気流の乱れを防止できるので、旋回室７２の径を小さくした場合であっても、巻付繊維の挙動に悪影響が出るおそれが少ない。従って、上記の構成によれば、旋回室７２を小さくすることで繊維の旋回速度を向上させ、糸品質を保ちつつ高速紡績を実現することが可能である。
【００７８】
また、本実施形態の空気紡績装置９は、以下のように構成されている。即ち、旋回室形成面８２の前記断面輪郭が曲線状である曲線部８２ａの部分は、当該断面輪郭が円弧状である。
【００７９】
これにより、旋回室７２内の旋回気流の乱れを好適に抑圧することができる。
【００８０】
また、本実施形態の空気紡績装置９において、ノズル口２７ａの開口輪郭の全部が、旋回室形成面８２のうち断面輪郭が曲線状である曲線部８２ａの部分に形成されている。
【００８１】
このように、断面輪郭が曲線状の壁面にノズル口２７ａを形成することにより、当該ノズル口２７ａの開口輪郭の楕円周長を長くすることができる。これにより、ノズル口２７ａから旋回室７２内へと広がるように圧縮空気を噴射することができ、広い範囲で繊維に旋回気流を当てることができるので、旋回室７２内で繊維を強い力で効率良く旋回させることができる。
【００８２】
また上記のように、ノズル口２７ａの全部を、断面輪郭が曲線状の壁面に形成した場合は、当該ノズル口２７ａを形成する位置が多少ズレても、空気噴射ノズル２７の出口形状はあまり変わらない。即ち、上記のように構成することにより、加工精度によらず、生成される糸の品質を保つことができる。
【００８３】
また、本実施形態の空気紡績装置９は、以下のように構成されている。即ち、この空気紡績装置９において、ノズルブロック３４には、吸引減圧室７１が形成されている。吸引減圧室７１及び旋回室７２は、略円柱形又は略円筒形である。吸引減圧室径Ｒ１は、旋回室径Ｒ２よりも小さい。そして、旋回室径Ｒ２と吸引減圧室径Ｒ１との差は、空気紡績ノズルの穿孔直径Ｄ１以下である。
【００８４】
即ち、本発明の構成によれば、旋回室７２内の空気をスムーズに流すことができるので、ノズル口２７ａから噴射される圧縮空気が旋回室７２内で膨張しにくい。この結果、当該圧縮空気が旋回室７２から吸引減圧室７１側に流れて行きにくい。従って、従来の空気紡績装置のように旋回室と吸引減圧室との半径の差をある程度大きくする必要が無くなり、例えば上記のように、当該旋回室７２と吸引減圧室７１との半径の差を空気噴射ノズル２７の直径以下とすることができる。このように旋回室７２を小さくすることができるので、空気紡績装置９の小型化を実現することができる。
【００８５】
そして、本実施形態の精紡機１は、上記の空気紡績装置９と、当該空気紡績装置９により製造された紡績糸１０をパッケージ４５へと巻き取る巻取装置１２と、を備えているので、安定した品質で高速にパッケージ４５を形成することができる。
【００８６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１実施形態と同一又は類似の構成については、上記第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００８７】
この第２実施形態の精紡機が備える空気紡績装置９の構成を、図６に示す。図６に示すように、本実施形態の空気紡績装置９は、上記第１実施形態において繊維案内部２３が備えていたニードル２２を省略した構成である。このように、ニードル２２は省略することもできる。なお、上記第１実施形態ではニードル２２が撚り伝播防止手段としての役割を果たしていたが、本第２実施形態のようにニードル２２を省略した場合、繊維案内部２３の下流側端部が、上記撚り伝播防止手段としての役割を果たす。
【００８８】
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。
【００８９】
上記実施形態では、中空ガイド軸体２０の先端部２４が、吸引減圧室７１の内部に若干挿入されている構成としたが、これに限らず、吸引減圧室７１内に中空ガイド軸体２０が挿入されない構成でも良い。
【００９０】
上記実施形態では、旋回室７２は略円筒状としたが、これに限らない。例えば図７の従来技術のように、旋回室を略テーパ筒状に形成しても良い。ただし、旋回室７２は、その内部で旋回気流を発生させる必要があるので、繊維送り方向と直交する平面で切断したときの断面形状が円形であることが好ましい。
【００９１】
また、吸引減圧室７１の形状は略円柱状としたが、これに限らない。また、吸引減圧室７１は、必ずしもその内部で旋回気流を発生させる必要がないので、繊維送り方向と直交する平面で切断したときの断面形状は円形でなくても良い。
【００９２】
また、旋回室形成面８２の曲線部８２ａは、中空ガイド軸体２０の軸線を通る平面による断面輪郭が円弧状でなくても良く、断面輪郭が滑らかな曲線であればどのような形状であっても良い。要は、旋回室７２の繊維案内部２３側に角張った部分が無ければ良い。ただし、上記のように、曲線部８２ａの断面輪郭を円弧状とすることにより、旋回室７２内の空気流の乱れを特に良好に抑圧することができる。
【００９３】
また、旋回室形成面８２は、その断面輪郭の全体が曲線状であっても良い。即ち、直線部８２ｂは省略することもできる。
【００９４】
なお、曲線部８２ａの断面輪郭が実質的に曲線と見なせる場合は、当該断面輪郭が細かい折れ線から構成されていても良い。例えば、曲線部８２ａの断面輪郭が、鈍角で複数回数折れ曲がった折れ線によって構成されていれば、実質的に曲線であるとみなすことができる。
【００９５】
また、吸引減圧室７１は省略することができる（旋回室７２が繊維導入孔２１と直接連通していても良い）。ただし、吸引減圧室７１があることにより、繊維をスムーズに反転させることができるので、当該吸引減圧室７１は省略しないほうが好ましい。
【００９６】
上記実施形態では、空気噴射ノズル２７のノズル口２７ａの開口輪郭の全部が曲線部８２ａに形成された構成としたが、この構成に限らない。例えば、ノズル口２７ａの開口輪郭の一部のみが曲線部８２ａに形成され、残りの一部は直線部８２ｂに形成されていても良い。また、ノズル口２７ａの開口輪郭の全部が直線部８２ｂに形成されていても良い。ただし、上述したように、ノズル口２７ａの開口輪郭の少なくとも一部を曲線部８２ａに形成すれば、ノズル口２７ａから広がるように空気を噴射できるため好適である。
【００９７】
上記実施形態において、ノズルブロック３４は、旋回室が形成された旋回室部と、吸引減圧室部と、を兼ねる構成としたが、吸引減圧室部と旋回室部を別の部材としても良い。
【００９８】
上記実施形態では、空気排出用空間５５はノズル部ケーシング５３に形成されているとしたが、この空気排出用空間５５は、軸体保持部材５９に形成されていても良い。また、空気排出用空間５５は、ノズル部ケーシング５３と軸体保持部材５９とが組み合わさることで形成されていても良い。
【００９９】
また、上記実施形態では、繊維束８（又は紡績糸１０）が上から下に向けて送られるタイプの精紡機１について説明したが、これに限らず、例えば下から上に向かうタイプの紡績機であっても良い。即ち、繊維束が格納されるケンスを機台下部に配置し、巻取装置が機台上部に配置されているような紡績機に、上記実施形態の空気紡績装置を備えるように構成しても良い。
【０１００】
また、精紡機１は、糸送り装置１１と巻取装置１２との間に、糸貯留装置を設ける構成とすることもできる。この糸貯留装置というのは、簡単に説明すると、回転する糸貯留ローラの周囲に一時的に紡績糸１０を巻き付けておくことにより、一定量の紡績糸１０を当該糸貯留ローラ上に貯留可能に構成したものである。この糸貯留装置の機能は以下のようなものである。即ち、巻取装置１２は、糸継台車３が糸継動作を行っている最中等は紡績糸１０を巻き取ることができない。このような場合に、空気紡績装置９から次々と紡績糸１０を送出すると、巻き取られない紡績糸１０が弛んでしまう。そこで、巻取装置１２と糸送り装置１１との間に上記糸貯留装置を介在させておき、巻取装置１２が糸を巻き取ることができない期間は紡績糸１０を糸貯留ローラ上に貯留することにより、紡績糸１０が弛んでしまうことを防止することができる。
【０１０１】
なお、上記の糸貯留装置は、紡績糸を巻き付けて回転する糸貯留ローラを備えているので、この糸貯留ローラを回転させることにより、当該糸貯留ローラに巻き付いている紡績糸１０を下流側に向かって送り出すことができる。即ち、糸貯留装置は、紡績糸１０を下流側に向かって送る機能を備えているということができる。従って、上記のように糸貯留装置を備えた精紡機１は、糸送り装置１１を省略し、空気紡績装置９からの紡績糸１０を糸貯留装置によって下流側へ搬送するように構成することもできる。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 精紡機（紡績機）
９ 空気紡績装置
２０ 中空ガイド軸体（スピンドル）
２１ 繊維導入孔
２３ 繊維案内部
２７ 空気噴射ノズル
２７ａ ノズル口
３４ ノズルブロック
７１ 吸引減圧室
７２ 旋回室
８１ 吸引減圧室形成面
８２ 旋回室形成面
８２ａ 曲線部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維束の繊維を旋回気流により旋回させて紡績糸を製造する空気紡績装置であって、
旋回室が形成されるとともに、前記旋回室内に開口するノズル口から圧縮空気を噴射して前記旋回室内に前記旋回気流を発生させる１つ以上の空気噴射ノズルが形成されたノズルブロックと、
前記旋回室に連通する繊維導入孔を備えた繊維案内部と、
前記旋回室で旋回された繊維が通る繊維通過路が内部に形成されたスピンドルと、
を備え、
前記スピンドルの軸線を通る平面で切断したときの断面において、前記旋回室を形成する前記ノズルブロックの内側壁面の断面輪郭のうち、少なくとも前記繊維案内部側の部分は、実質的に曲線状に形成されていることを特徴とする空気紡績装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空気紡績装置であって、
前記旋回室を形成する前記ノズルブロックの内側壁面のうち、前記断面輪郭が前記曲線状の部分は、当該断面輪郭が円弧状であることを特徴とする空気紡績装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の空気紡績装置であって、
前記ノズル口の開口輪郭の少なくとも一部は、前記旋回室を形成する前記ノズルブロックの内側壁面のうち、前記断面輪郭が前記曲線状の部分に形成されていることを特徴とする空気紡績装置。
【請求項４】
請求項３に記載の空気紡績装置であって、
前記ノズル口の開口輪郭の全部が、前記旋回室を形成する前記ノズルブロックの内側壁面のうち、前記断面輪郭が前記曲線状の部分に形成されていることを特徴とする空気紡績装置。
【請求項５】
請求項１から４までの何れか一項に記載の空気紡績装置であって、
吸引減圧室が形成された吸引減圧室部を備え、
前記吸引減圧室及び前記旋回室は、略円柱形又は略円筒形であり、
前記吸引減圧室の半径は前記旋回室の半径よりも小さく、前記旋回室の半径と前記吸引減圧室の半径との差は、前記空気噴射ノズルの直径以下であることを特徴とする空気紡績装置。
【請求項６】
請求項１から５までの何れか一項に記載の空気紡績装置と、
前記空気紡績装置により製造された紡績糸をパッケージへと巻き取る巻取装置と、
を備えたことを特徴とする紡績機。
【請求項１】
繊維束の繊維を旋回気流により旋回させて紡績糸を製造する空気紡績装置であって、
旋回室が形成されるとともに、前記旋回室内に開口するノズル口から圧縮空気を噴射して前記旋回室内に前記旋回気流を発生させる１つ以上の空気噴射ノズルが形成されたノズルブロックと、
前記旋回室に連通する繊維導入孔を備えた繊維案内部と、
前記旋回室で旋回された繊維が通る繊維通過路が内部に形成されたスピンドルと、
を備え、
前記スピンドルの軸線を通る平面で切断したときの断面において、前記旋回室を形成する前記ノズルブロックの内側壁面の断面輪郭のうち、少なくとも前記繊維案内部側の部分は、実質的に曲線状に形成されていることを特徴とする空気紡績装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空気紡績装置であって、
前記旋回室を形成する前記ノズルブロックの内側壁面のうち、前記断面輪郭が前記曲線状の部分は、当該断面輪郭が円弧状であることを特徴とする空気紡績装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の空気紡績装置であって、
前記ノズル口の開口輪郭の少なくとも一部は、前記旋回室を形成する前記ノズルブロックの内側壁面のうち、前記断面輪郭が前記曲線状の部分に形成されていることを特徴とする空気紡績装置。
【請求項４】
請求項３に記載の空気紡績装置であって、
前記ノズル口の開口輪郭の全部が、前記旋回室を形成する前記ノズルブロックの内側壁面のうち、前記断面輪郭が前記曲線状の部分に形成されていることを特徴とする空気紡績装置。
【請求項５】
請求項１から４までの何れか一項に記載の空気紡績装置であって、
吸引減圧室が形成された吸引減圧室部を備え、
前記吸引減圧室及び前記旋回室は、略円柱形又は略円筒形であり、
前記吸引減圧室の半径は前記旋回室の半径よりも小さく、前記旋回室の半径と前記吸引減圧室の半径との差は、前記空気噴射ノズルの直径以下であることを特徴とする空気紡績装置。
【請求項６】
請求項１から５までの何れか一項に記載の空気紡績装置と、
前記空気紡績装置により製造された紡績糸をパッケージへと巻き取る巻取装置と、
を備えたことを特徴とする紡績機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２０２３１２（Ｐ２０１１−２０２３１２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７０７４６（Ｐ２０１０−７０７４６）
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
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