空気紡績装置及び紡績機
【課題】旋回室内で繊維を高速に且つ安定して旋回させることが可能な空気紡績装置を提供する。
【解決手段】空気紡績装置は、中空ガイド軸体２０と、ノズルブロック３４と、を備える。中空ガイド軸体２０は、その一部が旋回室内に位置している。ノズルブロック３４には、旋回室が形成される。また、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旋回室内に旋回気流を発生させる４つの空気噴射ノズル２７が形成される。旋回室は、直径Ｄ２が一定の略円筒形状として形成された円筒部を備える。また、当該旋回室の高さＨ１は、直径Ｄ２以下である。そして、当該旋回室の繊維送り方向下流側端部（Ａ２の位置）の流路断面積は、前記ノズル口２７ａが形成された位置における旋回室の流路断面積よりも小さくなるように形成されている。
【解決手段】空気紡績装置は、中空ガイド軸体２０と、ノズルブロック３４と、を備える。中空ガイド軸体２０は、その一部が旋回室内に位置している。ノズルブロック３４には、旋回室が形成される。また、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旋回室内に旋回気流を発生させる４つの空気噴射ノズル２７が形成される。旋回室は、直径Ｄ２が一定の略円筒形状として形成された円筒部を備える。また、当該旋回室の高さＨ１は、直径Ｄ２以下である。そして、当該旋回室の繊維送り方向下流側端部（Ａ２の位置）の流路断面積は、前記ノズル口２７ａが形成された位置における旋回室の流路断面積よりも小さくなるように形成されている。
【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である旋回室の形状に関する。
【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】
この種の空気紡績装置は、旋回室と、旋回室内に圧縮空気を噴射することで当該旋回室内に旋回気流を発生させる空気噴射ノズルと、を備えている。そして、前記旋回気流の作用を受けた繊維が、旋回室内を旋回することにより、繊維に撚りが加えられ、紡績糸が生成される。
【０００４】
このように、旋回気流によって繊維が加撚されて紡績糸となるので、当該紡績糸の品質は、旋回気流の流れ方に大きく左右される。従って、従来から、旋回気流を発生させる旋回室の形状等に、工夫が凝らされてきた。
【０００５】
例えば特許文献１は、旋回気流が発生する空間である旋回室（第１円錐台状空間部及び第２円錐台状空間部の壁面と、中空ガイド軸体の第１円錐台状部の外周壁面と、の間に形成されたスペースに相当する部分）が、テーパ筒状に形成された紡績装置を開示している。特許文献１の図５等に示されているように、このテーパ筒状の旋回室は、繊維送り方向の下流側に向かうに従って、その外周側の壁面（ノズルブロックの内周壁）及び内周側の壁面（中空ガイド軸体の外周壁）の径が広がるように形成されている。このように旋回室を末広がり状に形成することで、旋回気流を下流側に向かってスムーズに流すことができると考えられる。
【０００６】
また、特許文献１は、ノズルブロックの内周壁面に、絞り部としての突出部を備えた構成を開示している。特許文献１は、この突出部における旋回室の断面積を適宜設定することにより、旋回気流の旋回成分と軸流成分の割合調整を行うことができる旨を開示している。この突出部の突出量を大きくすることにより、旋回気流が下流側に流れにくくなる分、旋回室内で旋回気流を強力に旋回させることができる。
【０００７】
一方、特許文献２は、旋回室（旋回気流発生室）が円筒状に形成された紡績装置を開示している。この円筒状の旋回室の流路の幅（ノズルブロックの内周壁とスピンドルの外周壁との間隔）は、所定高さの範囲内で一定である。また、特許文献２は、旋回室の流路の幅をＳとしたときに、エアーノズル（空気噴射ノズル）の出口径Ｄが、０．７Ｄ≦Ｓ≦１．３Ｄの関係を有するように構成することで、所定の糸強力を有する紡績糸を製造できる旨を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１９３３３７号公報
【特許文献２】特開２００８−２９７６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１のように旋回室が末広がり状に形成されている場合、下流側に行くに従って旋回気流の旋回径が大きくなる結果、下流側では繊維を高速で旋回させることができなくなるという問題がある。また、特許文献１のように旋回室が末広がり状に形成されていて、且つ流路の幅が一定であると、旋回室の下流側に行くに従い、旋回室の断面積が大きくなる。その結果、旋回室内において圧縮空気が膨張して流速が低下し、旋回流の密度も小さくなる。従って、特許文献１の構成には紡績速度に限界があり、紡績装置の生産性を向上させることができなかった。
【００１０】
また、特許文献１には、前記突出部における旋回室（スペース）の断面積を７ｍｍ2〜１２ｍｍ2とすることにより所望の糸強力の紡績糸を生成できる旨が記載されているものの、当該断面積と、空気噴射ノズルの径との関係については記載されていない（また、空気噴射ノズルの径の具体的な数値は記載されていない）。この点、特許文献１の図５を参照すると、旋回室の流路の幅（ノズルブロックの内周面と中空ガイド軸体の表面との隙間）は、空気噴射ノズルの直径の６倍程度と推定される。このように、ノズル出口に対して旋回室の幅が大き過ぎると、空気噴射ノズルからの噴出空気が紡績室内で膨張して旋回気流の流速が低下してしまうため、高速の旋回流を維持することが困難である。特許文献１の構成は、この点でも紡績速度に限界があった。
【００１１】
一方、特許文献２は、旋回室が円筒型に形成されているので、旋回室の下流側でも旋回気流の旋回半径が大きくならない。これにより、特許文献１のように旋回室が末広がり状となっている構成と比べて、旋回室の下流側でも繊維の旋回速度を維持できると考えられる。しかし、特許文献２の構成は、特許文献１で言うところの突出部（絞り部）を備えていない。このため、特許文献２の構成は、旋回室内の旋回気流が十分に旋回しないまま下流側に流出してしまい易い。このため、旋回室内で繊維を十分に旋回させるためには、旋回室の高さ方向の寸法（繊維流れ方向の寸法）を大きくして、繊維に対して旋回気流を作用させる距離さを長くするなどの対策が必要である。実際、特許文献２の図２を参照すると、旋回室の高さは、当該旋回室の直径よりも大きくなるように形成されている。
【００１２】
このように旋回室を高く形成すると、旋回室内で圧縮空気が高速で旋回する距離が長くなるので、旋回気流を流すための消費エネルギ（消費流量）が大きくなる。即ち、特許文献２の構成では、大量のエネルギを消費しなれば、繊維の旋回速度を維持することが困難である。この結果、旋回室の下流側では旋回気流の速度が低下してしまい、繊維を高速で旋回させることができなくなってしまう。このように、特許文献２の構成も、紡績速度を上げて生産性を向上させるという点で限界があった。また、このように旋回室を高くすることにより、装置が大型化してしまうという問題もある。
【００１３】
また、特許文献２は、０．７Ｄ≦Ｓ≦１．３Ｄとすることを開示しているが、仮にＳ＝０．７Ｄとした場合、旋回室の流路の幅よりもノズル出口の直径の方が大きくなることになる。この場合、ノズル出口から噴出された空気は、旋回室内で歪な形に膨張し、隣接する他のノズル出口からの噴出空気と干渉してしまうため、旋回室内で空気の乱れが発生してしまう。また、このように旋回室の流路の幅がノズル出口の直径よりも狭い場合は、大量の噴出空気を旋回室が許容できないことが考えられる。この場合、旋回室から上流側の反転室（吸引減圧室）に噴出空気が流出してしまう結果、反転室内に繊維束を案内することができなくなるという不具合や、吸引減圧室内での吸引流量が小さくなるという不具合が生じる。一方、Ｓ＝１．３Ｄとした場合であっても、噴射流が旋回室内で膨張することを考えると、ノズル出口の直径に対して旋回室の流路幅が小さい。
【００１４】
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、旋回室内で繊維を高速に且つ安定して旋回させることが可能な空気紡績装置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】
【００１５】
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。
【００１６】
本発明の第１の観点によれば、略円筒状の旋回室内において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、スピンドルと、旋回室部と、を備える。前記スピンドルは、少なくとも一部が前記旋回室内に位置する。前記旋回室部には、前記旋回室が形成される。また、当該旋回室部には、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。前記旋回室は、直径が一定の略円筒形状として形成された円筒部を備える。また、当該旋回室の高さは、前記直径以下である。そして、当該旋回室の繊維送り方向下流側端部の流路断面積は、前記ノズル口の開口輪郭の下流側端部における前記旋回室の流路断面積よりも小さくなるように形成されている。
【００１７】
このように、旋回室の直径を一定とすることにより、当該旋回室の下流側においても旋回気流の旋回半径が大きくならないので、旋回室の下流側に旋回気流が排出されるまで旋回流を高速に保つことができる。これにより、巻付繊維を高速で旋回させることができるため、生成される紡績糸の糸強度を向上させることができる。この結果、従来は実現できなかった５００ｍ／ｍｉｎや６００ｍ／ｍｉｎの高速紡績を実現することができる。また、旋回室の下流側端部の流路断面積を小さく形成しているので、旋回室内の旋回気流が下流側に流出しにくくなっている。これにより、旋回室内の旋回気流を、空気噴射ノズルからの吹き付け角度を維持し、速度の低下を抑えて高速に保ちながら流すことができるので、生成される紡績糸の糸強力を安定に保つことができる。そして、上記のように構成することにより、短い距離でも繊維束に対して旋回気流を有効に作用させることができるので、旋回室の高さを低くすることができる。例えば上記のように、旋回室の高さを直径以下とすることができる。これにより、旋回気流を流すための消費エネルギーが少なくて済み、省エネルギーを実現することができる。また、空気紡績装置を高さ方向でコンパクトに構成することができる。
【００１８】
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、前記ノズル口の開口輪郭の下流側端部において、前記旋回室を形成する前記旋回室部の内側壁面と、前記スピンドルの外周面と、の間隔は、前記空気噴射ノズルの穿孔直径の１．３倍以上２．５倍以下である。
【００１９】
これにより、空気噴射ノズルから噴射される圧縮空気に対して、旋回室の流路の広さを適切に形成することができる。従って、空気噴射ノズルから噴射された圧縮空気が、流路が広過ぎることにより膨張したり、流路が狭過ぎるために歪んだりすることを防止できる。
【００２０】
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、前記ノズル口の開口輪郭の下流側端部において、前記旋回室を形成する前記旋回室部の内側壁面と、前記スピンドルの外周面と、の間隔は、前記空気噴射ノズルの穿孔直径の１．５倍以上２．０倍以下である。
【００２１】
これにより、空気噴射ノズルから噴射される圧縮空気に対して、旋回室の流路の幅を更に適切に形成することができる。
【００２２】
前記の空気紡績装置において、前記スピンドルは、前記旋回室内に位置している部分のうち、繊維送り方向上流側に位置している部分の径が、繊維送り方向下流側に位置している部分の径よりも小さく形成されていることが好ましい。
【００２３】
これにより、旋回室の下流側における流路の幅が広がらないようにすることができるので、旋回室内の旋回気流が十分に旋回しないまま下流側に流出してしまうことを抑制することができる。これにより、旋回室内での高速の旋回気流を維持することが可能となる結果、５００ｍ／ｍｉｎや６００ｍ／ｍｉｎのような高速紡績の場合であっても、巻付繊維を旋回室内で十分に旋回させて芯繊維に巻き付けることができる。
【００２４】
前記の空気紡績装置において、前記旋回室の直径に対する前記旋回室の高さの比率は、０．４以上１．０以下であることが好ましい。
【００２５】
このように、旋回室の高さを直径以下とすることにより、旋回室内に旋回気流を流すための消費エネルギーが少なくて済み、省エネルギーを実現することができる。また、空気紡績装置を高さ方向でコンパクトに構成することができる。また、上記のように、旋回室の高さを直径の０．４倍以上とすることにより、巻付繊維に旋回気流を作用させるための旋回室の空間が短くなり過ぎることが無いので、巻付繊維に対して旋回気流を有効に作用させることができる。
【００２６】
前記の空気紡績装置において、前記空気噴射ノズルは、前記旋回室内へと圧縮空気を狙うように噴射するように形成されていることが好ましい。
【００２７】
これにより、空気噴射ノズルから噴出した圧縮空気を、旋回室内で旋回させてから排気することができるので、高速紡績の場合であっても、巻付繊維を旋回室内で十分に旋回させて芯繊維に巻き付けることができる。
【００２８】
本発明の第２の観点によれば、以下のように構成された紡績機が提供される。即ち、この紡績機は、上記の空気紡績装置と、ドラフト装置と、引き出し装置と、巻取装置と、を備える。前記ドラフト装置は、前記空気紡績装置の上流側に配置され、前記繊維束をドラフトする。前記引き出し装置は、前記空気紡績装置の下流側に配置され、前記空気紡績装置により製造された前記紡績糸を当該空気紡績装置から引き出す。前記装置は、前記引き出し装置が引き出した紡績糸をパッケージへと巻き取る。
【００２９】
これにより、高速紡績でも糸強度の高い紡績糸を生成することができるので、当該紡績糸を巻き取ったパッケージの品質と生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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】空気紡績装置の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。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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（引き出し装置）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で生成された紡績糸１０は、糸送り装置１１によって空気紡績装置９から引き出され、下流側に送られた後、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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で製造された紡績糸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を空気紡績装置９から引き出して巻取装置１２側へ送ることができる。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
繊維案内部２３よりも下流側の位置には、ノズルブロック（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。
【００４３】
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、下流側に向かって径が拡大するテーパ状の第１テーパ部２４が形成されている。また、第１テーパ部２４よりも下流側には、第１テーパ部２４に連続し、かつ第１テーパ部２４よりテーパ角が大きい第２テーパ部２５が形成されている。第１テーパ部２４の先端には入口孔２８が形成されている。また、円筒体５６の軸心部には、入口孔２８と連通する繊維通過路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。
【００４４】
中空ガイド軸体２０の第１テーパ部２４及び第２テーパ部２５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の第１テーパ部２４及び第２テーパ部２５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。
【００４５】
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（繊維通過路２９の入口孔２８の先端部）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。また、図３に示すように、中空ガイド軸体２０は、その一部が旋回室７２内に挿入された状態となっており、第１テーパ部２４の外周面の一部は、旋回室７２の内周側の壁面を構成している。従って、略円筒状の旋回室７２の内周側の壁面は、下流側に向かって径が拡大するテーパ状である。
【００４６】
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。また、テーパ室７３と旋回室７２は、互いに連通している。
【００４７】
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。
【００４８】
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４つの空気噴射ノズル２７が形成される。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。また、これら４つの空気噴射ノズル２７は、旋回室７２の周方向で等間隔に配置されている。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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。この状態の短繊維を反転繊維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。
【００６３】
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の第１テーパ部２４の表面に沿うようにしつつ、当該中空ガイド軸体２０の第１テーパ部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。
【００６４】
このとき、反転繊維８ｂは、旋回気流の下流側へ流れようとする力によって中空ガイド軸体２０の第１テーパ部２４の表面に押し付けられるので、自由端が暴れることが防止され、安定して中空ガイド軸体２０の第１テーパ部２４の周囲を旋回することができる。
【００６５】
また、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に巻き付いた反転繊維８ｂ（巻付繊維）は繊維通過路２９内に順次引きずり込まれる。このとき、反転繊維８ｂは、旋回気流の下流側へ流れようとする力によって中空ガイド軸体２０の第１テーパ部２４の表面に押し付けられているので、繊維通過路２９内に引きずり込まれる際に適度な張力が与えられる。これにより、芯繊維８ａの周囲に反転繊維８ｂを強力に巻き付け、糸強力の高い紡績糸１０を生成することができる。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
本実施形態におけるノズルブロック３４を、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が図４に示されている。この断面図において、旋回室形成面８２の上流側（吸引減圧室７１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。
【００７１】
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。なお、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。
【００７２】
このように旋回室７２内に角張った部分がないように構成することで、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内での反転繊維の挙動を安定させることができるので、反転繊維８ｂが中空ガイド軸体２０の第１テーパ部２４の表面から浮き上がったりすることを防止し、高品質な糸を安定して生成することができる。
【００７３】
また、図４の断面図中において、上記直線部８２ｂの断面輪郭線は、中心軸線９０と平行になっている。即ち、直線部８２ｂの部分において、旋回室７２の直径は高さ方向で一定となっている。従って、旋回室７２の直線部８２ｂに該当する部分は、略円筒径の円筒部であると言うことができる。
【００７４】
即ち、特許文献１のように、旋回室の直径が下流側に向かって大きくなるように構成すると、旋回室の下流側では旋回気流の旋回径が大きくなるため、繊維を高速で旋回させることができなくなってしまう。この点、本実施形態のように旋回室７２の少なくとも一部の直径を一定することにより、旋回室の下流側においても旋回気流の旋回径が変わらないため、繊維の旋回速度を維持することができる。
【００７５】
また本実施形態では、吸引減圧室形成面８１の直径Ｄ１は、旋回室形成面８２の直径Ｄ２（正確に言えば、直線部８２ｂの直径）よりも小さくなるように形成されている。このように、旋回室７２よりも吸引減圧室７１の径を短くすることにより、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（上流側）へ流れにくくすることができる。これにより、吸引減圧室７１内において、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、吸引減圧室７１内で繊維をスムーズに反転させることができる。
【００７６】
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。
【００７７】
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の略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。
【００７８】
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、旋回気流を下流側に向かって更にスムーズに流し、旋回室７２内の空気流の乱れを更に低減することができる。
【００７９】
また、例えば特許文献１は、空気噴射孔のノズル口は、角張った部分（円柱状空間部と第１円錐台状空間部との接続部分）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、特許文献１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。
【００８０】
また、本実施形態において、空気噴射ノズル２７は、旋回室７２内を狙って圧縮空気を噴射するように形成されている。より具体的に言うと、空気噴射ノズル２７の狙い位置（図４中にＡ１で示した位置）は、旋回室７２の下流側端部（図４中にＡ２で示した位置の位置）よりも上流側となるように形成されている。なお、「狙い位置」とは、空気噴射ノズル２７の中心軸線２７ｂに平行で、且つ中空ガイド軸体２０の中心軸線９０に平行な平面に投影したときに、空気噴射ノズル２７の中心軸線２７ｂと、中空ガイド軸体２０の中心軸線９０と、が交わる点のことをいう。
【００８１】
このように構成することにより、旋回気流を、旋回室７２内で旋回させてからテーパ室７３に排出することができる。
【００８２】
また、空気噴射ノズル２７の狙い位置（図４中にＡ１で示した位置）は、旋回流が旋回室７２内においてある程度旋回してから排出されるように設定されていることが必要である。即ち、旋回流が旋回室７２内で旋回できないほど下流側に狙い位置Ａ１が設定される構成は、採用することができない。
【００８３】
以上の観点から、前記狙い位置は、以下のように設定されていることが好ましい。即ち、旋回室７２の高さ（旋回室形成面８２の繊維送り方向の長さ）をＨ１とすると、空気噴射ノズル２７の狙い位置Ａ１は、旋回室７２の下流側端部からＨ１×３／８以上上流側に設定されていることが好ましい。また、前記狙い位置Ａ１は、旋回室７２の下流側端部からＨ１×１／２以上上流側に設定されていることがより好ましい。このように、空気噴射ノズル２７の狙い位置Ａ１を旋回室７２の上流寄りの位置に設定することにより、当該空気噴射ノズル２７からの噴出空気が旋回室７２内において下流側に向かって流れる距離を確保することができる。即ち、前記噴出空気を、旋回室７２内で十分に旋回させることができる。
【００８４】
また、空気噴射ノズル２７の狙い位置（図４中にＡ１で示した位置）は、中空ガイド軸体２０の上流側端部よりも下流側に設定されている。これにより、中空ガイド軸体２０の周囲に良好に旋回気流を発生させ、反転繊維８ｂを十分に旋回させることができるので、強力な紡績糸１０を生成することができる。
【００８５】
また、本実施形態において、旋回室７２の下流側端部における当該旋回室７２の流路断面積（図４中のＡ２の位置における流路断面積）は、空気噴射ノズル２７のノズル口２７ａが形成された位置（具体的には、ノズル口２７ａの開口輪郭の下流側端部の位置）における旋回室７２の流路断面積（図４中のＡ３の位置における流路断面積）よりも小さくなるように構成されている。なお、「流路断面積」とは、繊維の送り方向（中空ガイド軸体２０の軸線方向）と直交する平面で切断したときの、旋回室７２の断面積のことをいう。
【００８６】
より具体的には、本実施形態において、旋回室７２の前記円筒部において、当該旋回室７２の外周側の壁面を形成している直線部８２ｂの径は一定であり、当該旋回室７２の内周側の壁面を構成している中空ガイド軸体２０の第１テーパ部２４の外周壁面は、下流側に向かって広がるテーパ状に形成されている。即ち、旋回室７２の円筒部において、流路断面積は、下流側に行くに従って狭くなるように構成されている。これにより、空気噴射ノズル２７の狙い位置における流路断面積に比べて、旋回室７２の下流側端部の流路断面積の方が狭くなっている。
【００８７】
なお、中空ガイド軸体２０の第１テーパ部２４は、上記のように糸送り方向の下流側に向かって径が大きくなるように形成されているが、当該径の変化は緩やかであることが好ましい。ただし、中空ガイド軸体２０の径が糸送り方向で急激に変化する構成とすることも可能である。
【００８８】
上記のように、旋回室７２の流路断面積を、下流側で若干絞るように構成しているので、ノズル口２７ａからの噴出空気が旋回室７２内で十分に旋回しないままテーパ室７３側に流出してしまうことを防止できる。これにより、旋回室７２内からテーパ室７３に旋回気流が排出されるまでの間、当該旋回気流の流速を高速に保つことができる。
【００８９】
この点に関し、本願発明者が実験を行ったところ、旋回室７２内の旋回気流を高速に保つためには、旋回室７２の下流側端部の流路断面（図４中のＡ２の位置における流路断面）において、空気流の平均流速を２００ｍ／ｓｅｃ付近に保つことが有効であることが分かった。即ち、この位置における平均流速を２００ｍ／ｓｅｃに保たなければ、繊維導入孔２１の吸引流量と空気噴射ノズル２７のノズル口２７ａからの噴射流量とのバランスが乱れてしまう。
【００９０】
上記の平均流速を保つには、旋回室７２の下流側端部の流路断面積（図４中のＡ２の位置における流路断面積）が７．５ｍｍ2以上１２．０ｍｍ2以下であることが好ましい。更に、上記の条件を満たしつつ、ノズル口２７ａから噴射された圧縮空気が、旋回室７２内で歪んだり、広がり過ぎたりしないことが好ましい。
【００９１】
本願発明者は、上記実験の結果、上記の条件を満たすためには、ノズル口２７ａが形成された位置（正確に言えばノズル口２７ａの開口輪郭の下流側端部の位置）Ａ３において、旋回室形成面８２と、中空ガイド軸体２０の第１テーパ部２４の外周壁と、の間の間隔（旋回室７２の通路幅）Ｔ１を、以下のように設定すれば良いことを見出した。即ち、間隔Ｔ１は、空気噴射ノズル２７の穿孔直径Ｄ３（当該空気噴射ノズル２７の長手方向と直交する平面における直径）の１．３倍以上２．５倍以上であることが好ましく、１．５倍以上２．０倍以下であることが更に好ましい。
【００９２】
そこで、本実施形態では、間隔Ｔ１を、空気噴射ノズル２７の穿孔直径Ｄ３の１．５倍以上２．０倍以下としている。これにより、空気噴射ノズル２７から噴出される圧縮空気に対して、旋回室形成面８２と第１テーパ部２４との間隔（旋回室７２の幅）が狭過ぎたり広過ぎたりすることが無い。従って、空気噴射ノズル２７から噴出された圧縮空気が旋回室７２内で歪んだり、旋回室７２内で急激に膨張したりすることを防ぐことができるので、旋回室７２内での空気の乱れを防止し、高速かつ高密度の安定した旋回気流を発生させることができ、かつ、繊維導入孔２１の吸引流量も安定的になる。
【００９３】
以上で説明したように、本実施形態の構成によって旋回気流の流速を保つことができるので、同じ高さ（繊維送り方向の長さ）の旋回室を有する従来の空気紡績装置に比べて、旋回室７２内で反転繊維８ｂに作用させる力を増大させることができる。これを逆に言うと、本発明の構成によれば、従来の空気紡績装置よりも旋回室７２の高さを低くしても（反転繊維８ｂに対して旋回気流を作用させる空間の長さを短くしても）、従来の空気紡績装置と同じ程度の力で反転繊維８ｂを旋回させることができる。
【００９４】
そこで、本実施形態では、旋回室形成面８２の高さ（繊維送り方向の長さ）Ｈ１は、旋回室形成面８２の直径（正確に言えば、直線部８２ｂの直径）Ｄ２以下となるように形成している。言い換えれば、旋回室７２は、その高さＨ１が、その直径Ｄ２以下となるように形成されている。
【００９５】
このように旋回室７２の高さを低くすることができるので、旋回室７２内に旋回気流を流すために必要なエネルギーを低減することができる。また、空気紡績装置９を高さ方向のコンパクトに構成することができる。
【００９６】
ただし、旋回室７２の高さが低過ぎると、反転繊維８ｂに対して十分に旋回気流を作用させることができない。そこで、旋回室７２の高さＨ１は、当該旋回室７２の直径Ｄ２の０．４倍以上としている。
【００９７】
以上で説明したように、本実施形態の空気紡績装置９は、略円筒状の旋回室７２内において繊維束８の繊維を旋回気流により旋回させて紡績糸１０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ている。即ち、この空気紡績装置９は、中空ガイド軸体２０と、ノズルブロック３４と、を備える。中空ガイド軸体２０は、その一部が旋回室７２内に位置している。ノズルブロック３４には、旋回室形成面８２が形成される。また、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旋回室７２内に旋回気流を発生させる４つの空気噴射ノズル２７が形成される。旋回室７２は、直径Ｄ２が一定の略円筒形状として形成された円筒部を備える。また、当該旋回室７２の高さＨ１は、直径Ｄ２以下である。そして、当該旋回室７２の繊維送り方向下流側端部（Ａ２の位置）の流路断面積は、ノズル口２７ａの開口輪郭の下流側端部（Ａ３の位置）における旋回室７２の流路断面積よりも小さくなるように形成されている。
【００９８】
このように、旋回室７２の直径Ｄ２を一定とすることにより、当該旋回室７２の下流側においても旋回気流の旋回半径が大きくならないので、旋回室７２の下流側に旋回気流が排出されるまで旋回流を高速に保つことができ、旋回室７２内における旋回気流の角度（ノズル口２７ａからの噴射角度）も維持し易い。これにより、巻付繊維を高速で旋回させることができるため、生成される紡績糸の糸強度を向上させることができる。この結果、従来は実現できなかった５００ｍ／ｍｉｎや６００ｍ／ｍｉｎの高速紡績を実現することができる。また、旋回室７２の下流側端部の流路断面積を小さく形成しているので、旋回室７２内の旋回気流が下流側に流出しにくくなっている。これにより、旋回室７２内の旋回気流を、空気噴射ノズル２７からの吹き付け角度を維持し、速度の低下を抑えて高速に保ちながら流すことができるので、生成される紡績糸１０の糸強力を安定に保つことができる。そして、空気紡績装置９を上記のように構成することにより、短い距離でも繊維束８に対して旋回気流を有効に作用させることができるので、旋回室７２の高さＨ１を低くすることができる。従って、例えば上記のように、旋回室７２の高さＨ１を直径Ｄ２以下とすることができる。これにより、旋回気流を流すための消費エネルギーが少なくて済み、省エネルギーを実現することができる。また、空気紡績装置９を高さ方向でコンパクトに構成することができる。
【００９９】
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、ノズル口２７ａの開口輪郭の下流側端部（Ａ３の位置）において、旋回室形成面８２と中空ガイド軸体２０の外周面との間隔Ｔ１は、前記空気噴射ノズルの穿孔直径Ｄ３の１．５倍以上２．０倍以下である。
【０１００】
これにより、空気噴射ノズル２７から噴射される圧縮空気に対して、旋回室７２の流路の広さを適切に形成することができる。従って、空気噴射ノズル２７から噴射された圧縮空気が、旋回室７２の流路が広過ぎることにより膨張し過ぎ、流速が低下したり、旋回室７２の流路が狭過ぎるために歪んだりすることを防止できる。
【０１０１】
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、中空ガイド軸体２０は、旋回室７２内に位置している第１テーパ部２４において、繊維送り方向上流側に位置している部分の径が、繊維送り方向下流側に位置している部分の径よりも小さく形成されている。
【０１０２】
これにより、旋回室７２の下流側における流路の幅が広がらないようにすることができるので、旋回室７２内の旋回気流が十分に旋回しないまま下流側に流出してしまうことを抑制することができる。これにより、旋回室７２内での高速の旋回気流を維持することが可能となる結果、５００ｍ／ｍｉｎや６００ｍ／ｍｉｎのような高速紡績の場合であっても、巻付繊維を旋回室７２内で十分に旋回させて芯繊維に巻き付けることができる。
【０１０３】
また、本実施形態の空気紡績装置９において、旋回室７２の直径Ｄ２に対する前記旋回室７２の高さＨ１の比率は、０．４以上１．０以下である。
【０１０４】
このように、旋回室７２の高さＨ１を直径Ｄ２以下とすることにより、旋回室７２内に旋回気流を流すための消費エネルギーが少なくて済み、省エネルギーを実現することができる。また、空気紡績装置９を高さ方向でコンパクトに構成することができる。また、上記のように、旋回室７２の高さＨ１を直径Ｄ２の０．４倍以上とすることにより、巻付繊維に旋回気流を作用させるための旋回室７２の空間が短くなり過ぎることが無いので、巻付繊維に対して旋回気流を有効に作用させることができる。
【０１０５】
また、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は、旋回室７２内へと圧縮空気を狙うように噴射するように形成されている。
【０１０６】
これにより、空気噴射ノズル２７から噴出した圧縮空気を、旋回室７２内で旋回させてから排気することができるので、高速紡績の場合であっても、巻付繊維を旋回室７２内で十分に旋回させて芯繊維に巻き付けることができる。
【０１０７】
また、本実施形態の精紡機１は、上記の空気紡績装置９と、ドラフト装置７と、糸送り装置１１と、巻取装置１２と、を備える。ドラフト装置７は、空気紡績装置９の上流側に配置され、繊維束をドラフトする。前記引き出し装置は、前記空気紡績装置の下流側に配置され、前記空気紡績装置により製造された前記紡績糸を当該空気紡績装置から引き出す。前記装置は、前記引き出し装置が引き出した紡績糸をパッケージへと巻き取る。
【０１０８】
これにより、高速紡績でも糸強度の高い紡績糸を生成することができるので、当該紡績糸を巻き取ったパッケージの品質と生産性を向上させることができる。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
上記実施形態では、中空ガイド軸体２０の先端部が、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や、吸引減圧室７１と旋回室７２の境界線上に中空ガイド軸体２０の先端が位置する構成でも良い。
【０１１３】
上記実施形態では空気噴射ノズル２７は４つ形成するものとしたが、１つ以上であればいくつ形成されていても良い。例えば、空気噴射ノズル２７を６つ形成する形態とすることができる。ただし、空気噴射ノズル２７の数を５つ以上とした場合、旋回室７２への空気の供給量を適切に調整するためには、空気噴射ノズル２７を４つとした実施形態よりも穿孔直径Ｄ３を小さくする必要がある。また、形成する空気噴射ノズル２７の数が増えると、加工精度を上げることが難しくなる。従って、上記のように空気噴射ノズル２７の数は４つとすることが特に好ましい。
【０１１４】
上記実施形態では、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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
また、上記実施形態のように旋回室形成面８２に曲線部８２ａが無ければならない訳ではなく、旋回室７２に角張った部分があっても良い。例えば、曲線部８２ａを省略し、旋回室形成面８２を直線部８２ｂのみで構成しても良い。
【０１１９】
上記実施形態では、ノズルブロック３４が、吸引減圧室部と、旋回室が形成された旋回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。
【０１２０】
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、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、旋回室７２内に向けてノズル口２７ａから広がるように圧縮空気を噴射できるため好適である。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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引き出すように構成することもできる。この場合、この糸貯留装置を、引き出し装置として把握することができる。
【符号の説明】
【０１２５】
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（旋回室部）
７１ 吸引減圧室
７２ 旋回室
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である旋回室の形状に関する。
【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】
この種の空気紡績装置は、旋回室と、旋回室内に圧縮空気を噴射することで当該旋回室内に旋回気流を発生させる空気噴射ノズルと、を備えている。そして、前記旋回気流の作用を受けた繊維が、旋回室内を旋回することにより、繊維に撚りが加えられ、紡績糸が生成される。
【０００４】
このように、旋回気流によって繊維が加撚されて紡績糸となるので、当該紡績糸の品質は、旋回気流の流れ方に大きく左右される。従って、従来から、旋回気流を発生させる旋回室の形状等に、工夫が凝らされてきた。
【０００５】
例えば特許文献１は、旋回気流が発生する空間である旋回室（第１円錐台状空間部及び第２円錐台状空間部の壁面と、中空ガイド軸体の第１円錐台状部の外周壁面と、の間に形成されたスペースに相当する部分）が、テーパ筒状に形成された紡績装置を開示している。特許文献１の図５等に示されているように、このテーパ筒状の旋回室は、繊維送り方向の下流側に向かうに従って、その外周側の壁面（ノズルブロックの内周壁）及び内周側の壁面（中空ガイド軸体の外周壁）の径が広がるように形成されている。このように旋回室を末広がり状に形成することで、旋回気流を下流側に向かってスムーズに流すことができると考えられる。
【０００６】
また、特許文献１は、ノズルブロックの内周壁面に、絞り部としての突出部を備えた構成を開示している。特許文献１は、この突出部における旋回室の断面積を適宜設定することにより、旋回気流の旋回成分と軸流成分の割合調整を行うことができる旨を開示している。この突出部の突出量を大きくすることにより、旋回気流が下流側に流れにくくなる分、旋回室内で旋回気流を強力に旋回させることができる。
【０００７】
一方、特許文献２は、旋回室（旋回気流発生室）が円筒状に形成された紡績装置を開示している。この円筒状の旋回室の流路の幅（ノズルブロックの内周壁とスピンドルの外周壁との間隔）は、所定高さの範囲内で一定である。また、特許文献２は、旋回室の流路の幅をＳとしたときに、エアーノズル（空気噴射ノズル）の出口径Ｄが、０．７Ｄ≦Ｓ≦１．３Ｄの関係を有するように構成することで、所定の糸強力を有する紡績糸を製造できる旨を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１９３３３７号公報
【特許文献２】特開２００８−２９７６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１のように旋回室が末広がり状に形成されている場合、下流側に行くに従って旋回気流の旋回径が大きくなる結果、下流側では繊維を高速で旋回させることができなくなるという問題がある。また、特許文献１のように旋回室が末広がり状に形成されていて、且つ流路の幅が一定であると、旋回室の下流側に行くに従い、旋回室の断面積が大きくなる。その結果、旋回室内において圧縮空気が膨張して流速が低下し、旋回流の密度も小さくなる。従って、特許文献１の構成には紡績速度に限界があり、紡績装置の生産性を向上させることができなかった。
【００１０】
また、特許文献１には、前記突出部における旋回室（スペース）の断面積を７ｍｍ2〜１２ｍｍ2とすることにより所望の糸強力の紡績糸を生成できる旨が記載されているものの、当該断面積と、空気噴射ノズルの径との関係については記載されていない（また、空気噴射ノズルの径の具体的な数値は記載されていない）。この点、特許文献１の図５を参照すると、旋回室の流路の幅（ノズルブロックの内周面と中空ガイド軸体の表面との隙間）は、空気噴射ノズルの直径の６倍程度と推定される。このように、ノズル出口に対して旋回室の幅が大き過ぎると、空気噴射ノズルからの噴出空気が紡績室内で膨張して旋回気流の流速が低下してしまうため、高速の旋回流を維持することが困難である。特許文献１の構成は、この点でも紡績速度に限界があった。
【００１１】
一方、特許文献２は、旋回室が円筒型に形成されているので、旋回室の下流側でも旋回気流の旋回半径が大きくならない。これにより、特許文献１のように旋回室が末広がり状となっている構成と比べて、旋回室の下流側でも繊維の旋回速度を維持できると考えられる。しかし、特許文献２の構成は、特許文献１で言うところの突出部（絞り部）を備えていない。このため、特許文献２の構成は、旋回室内の旋回気流が十分に旋回しないまま下流側に流出してしまい易い。このため、旋回室内で繊維を十分に旋回させるためには、旋回室の高さ方向の寸法（繊維流れ方向の寸法）を大きくして、繊維に対して旋回気流を作用させる距離さを長くするなどの対策が必要である。実際、特許文献２の図２を参照すると、旋回室の高さは、当該旋回室の直径よりも大きくなるように形成されている。
【００１２】
このように旋回室を高く形成すると、旋回室内で圧縮空気が高速で旋回する距離が長くなるので、旋回気流を流すための消費エネルギ（消費流量）が大きくなる。即ち、特許文献２の構成では、大量のエネルギを消費しなれば、繊維の旋回速度を維持することが困難である。この結果、旋回室の下流側では旋回気流の速度が低下してしまい、繊維を高速で旋回させることができなくなってしまう。このように、特許文献２の構成も、紡績速度を上げて生産性を向上させるという点で限界があった。また、このように旋回室を高くすることにより、装置が大型化してしまうという問題もある。
【００１３】
また、特許文献２は、０．７Ｄ≦Ｓ≦１．３Ｄとすることを開示しているが、仮にＳ＝０．７Ｄとした場合、旋回室の流路の幅よりもノズル出口の直径の方が大きくなることになる。この場合、ノズル出口から噴出された空気は、旋回室内で歪な形に膨張し、隣接する他のノズル出口からの噴出空気と干渉してしまうため、旋回室内で空気の乱れが発生してしまう。また、このように旋回室の流路の幅がノズル出口の直径よりも狭い場合は、大量の噴出空気を旋回室が許容できないことが考えられる。この場合、旋回室から上流側の反転室（吸引減圧室）に噴出空気が流出してしまう結果、反転室内に繊維束を案内することができなくなるという不具合や、吸引減圧室内での吸引流量が小さくなるという不具合が生じる。一方、Ｓ＝１．３Ｄとした場合であっても、噴射流が旋回室内で膨張することを考えると、ノズル出口の直径に対して旋回室の流路幅が小さい。
【００１４】
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、旋回室内で繊維を高速に且つ安定して旋回させることが可能な空気紡績装置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】
【００１５】
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。
【００１６】
本発明の第１の観点によれば、略円筒状の旋回室内において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、スピンドルと、旋回室部と、を備える。前記スピンドルは、少なくとも一部が前記旋回室内に位置する。前記旋回室部には、前記旋回室が形成される。また、当該旋回室部には、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。前記旋回室は、直径が一定の略円筒形状として形成された円筒部を備える。また、当該旋回室の高さは、前記直径以下である。そして、当該旋回室の繊維送り方向下流側端部の流路断面積は、前記ノズル口の開口輪郭の下流側端部における前記旋回室の流路断面積よりも小さくなるように形成されている。
【００１７】
このように、旋回室の直径を一定とすることにより、当該旋回室の下流側においても旋回気流の旋回半径が大きくならないので、旋回室の下流側に旋回気流が排出されるまで旋回流を高速に保つことができる。これにより、巻付繊維を高速で旋回させることができるため、生成される紡績糸の糸強度を向上させることができる。この結果、従来は実現できなかった５００ｍ／ｍｉｎや６００ｍ／ｍｉｎの高速紡績を実現することができる。また、旋回室の下流側端部の流路断面積を小さく形成しているので、旋回室内の旋回気流が下流側に流出しにくくなっている。これにより、旋回室内の旋回気流を、空気噴射ノズルからの吹き付け角度を維持し、速度の低下を抑えて高速に保ちながら流すことができるので、生成される紡績糸の糸強力を安定に保つことができる。そして、上記のように構成することにより、短い距離でも繊維束に対して旋回気流を有効に作用させることができるので、旋回室の高さを低くすることができる。例えば上記のように、旋回室の高さを直径以下とすることができる。これにより、旋回気流を流すための消費エネルギーが少なくて済み、省エネルギーを実現することができる。また、空気紡績装置を高さ方向でコンパクトに構成することができる。
【００１８】
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、前記ノズル口の開口輪郭の下流側端部において、前記旋回室を形成する前記旋回室部の内側壁面と、前記スピンドルの外周面と、の間隔は、前記空気噴射ノズルの穿孔直径の１．３倍以上２．５倍以下である。
【００１９】
これにより、空気噴射ノズルから噴射される圧縮空気に対して、旋回室の流路の広さを適切に形成することができる。従って、空気噴射ノズルから噴射された圧縮空気が、流路が広過ぎることにより膨張したり、流路が狭過ぎるために歪んだりすることを防止できる。
【００２０】
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、前記ノズル口の開口輪郭の下流側端部において、前記旋回室を形成する前記旋回室部の内側壁面と、前記スピンドルの外周面と、の間隔は、前記空気噴射ノズルの穿孔直径の１．５倍以上２．０倍以下である。
【００２１】
これにより、空気噴射ノズルから噴射される圧縮空気に対して、旋回室の流路の幅を更に適切に形成することができる。
【００２２】
前記の空気紡績装置において、前記スピンドルは、前記旋回室内に位置している部分のうち、繊維送り方向上流側に位置している部分の径が、繊維送り方向下流側に位置している部分の径よりも小さく形成されていることが好ましい。
【００２３】
これにより、旋回室の下流側における流路の幅が広がらないようにすることができるので、旋回室内の旋回気流が十分に旋回しないまま下流側に流出してしまうことを抑制することができる。これにより、旋回室内での高速の旋回気流を維持することが可能となる結果、５００ｍ／ｍｉｎや６００ｍ／ｍｉｎのような高速紡績の場合であっても、巻付繊維を旋回室内で十分に旋回させて芯繊維に巻き付けることができる。
【００２４】
前記の空気紡績装置において、前記旋回室の直径に対する前記旋回室の高さの比率は、０．４以上１．０以下であることが好ましい。
【００２５】
このように、旋回室の高さを直径以下とすることにより、旋回室内に旋回気流を流すための消費エネルギーが少なくて済み、省エネルギーを実現することができる。また、空気紡績装置を高さ方向でコンパクトに構成することができる。また、上記のように、旋回室の高さを直径の０．４倍以上とすることにより、巻付繊維に旋回気流を作用させるための旋回室の空間が短くなり過ぎることが無いので、巻付繊維に対して旋回気流を有効に作用させることができる。
【００２６】
前記の空気紡績装置において、前記空気噴射ノズルは、前記旋回室内へと圧縮空気を狙うように噴射するように形成されていることが好ましい。
【００２７】
これにより、空気噴射ノズルから噴出した圧縮空気を、旋回室内で旋回させてから排気することができるので、高速紡績の場合であっても、巻付繊維を旋回室内で十分に旋回させて芯繊維に巻き付けることができる。
【００２８】
本発明の第２の観点によれば、以下のように構成された紡績機が提供される。即ち、この紡績機は、上記の空気紡績装置と、ドラフト装置と、引き出し装置と、巻取装置と、を備える。前記ドラフト装置は、前記空気紡績装置の上流側に配置され、前記繊維束をドラフトする。前記引き出し装置は、前記空気紡績装置の下流側に配置され、前記空気紡績装置により製造された前記紡績糸を当該空気紡績装置から引き出す。前記装置は、前記引き出し装置が引き出した紡績糸をパッケージへと巻き取る。
【００２９】
これにより、高速紡績でも糸強度の高い紡績糸を生成することができるので、当該紡績糸を巻き取ったパッケージの品質と生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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】空気紡績装置の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。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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（引き出し装置）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で生成された紡績糸１０は、糸送り装置１１によって空気紡績装置９から引き出され、下流側に送られた後、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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で製造された紡績糸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を空気紡績装置９から引き出して巻取装置１２側へ送ることができる。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
繊維案内部２３よりも下流側の位置には、ノズルブロック（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。
【００４３】
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、下流側に向かって径が拡大するテーパ状の第１テーパ部２４が形成されている。また、第１テーパ部２４よりも下流側には、第１テーパ部２４に連続し、かつ第１テーパ部２４よりテーパ角が大きい第２テーパ部２５が形成されている。第１テーパ部２４の先端には入口孔２８が形成されている。また、円筒体５６の軸心部には、入口孔２８と連通する繊維通過路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。
【００４４】
中空ガイド軸体２０の第１テーパ部２４及び第２テーパ部２５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の第１テーパ部２４及び第２テーパ部２５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。
【００４５】
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（繊維通過路２９の入口孔２８の先端部）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。また、図３に示すように、中空ガイド軸体２０は、その一部が旋回室７２内に挿入された状態となっており、第１テーパ部２４の外周面の一部は、旋回室７２の内周側の壁面を構成している。従って、略円筒状の旋回室７２の内周側の壁面は、下流側に向かって径が拡大するテーパ状である。
【００４６】
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。また、テーパ室７３と旋回室７２は、互いに連通している。
【００４７】
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。
【００４８】
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４つの空気噴射ノズル２７が形成される。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。また、これら４つの空気噴射ノズル２７は、旋回室７２の周方向で等間隔に配置されている。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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。この状態の短繊維を反転繊維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。
【００６３】
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の第１テーパ部２４の表面に沿うようにしつつ、当該中空ガイド軸体２０の第１テーパ部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。
【００６４】
このとき、反転繊維８ｂは、旋回気流の下流側へ流れようとする力によって中空ガイド軸体２０の第１テーパ部２４の表面に押し付けられるので、自由端が暴れることが防止され、安定して中空ガイド軸体２０の第１テーパ部２４の周囲を旋回することができる。
【００６５】
また、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に巻き付いた反転繊維８ｂ（巻付繊維）は繊維通過路２９内に順次引きずり込まれる。このとき、反転繊維８ｂは、旋回気流の下流側へ流れようとする力によって中空ガイド軸体２０の第１テーパ部２４の表面に押し付けられているので、繊維通過路２９内に引きずり込まれる際に適度な張力が与えられる。これにより、芯繊維８ａの周囲に反転繊維８ｂを強力に巻き付け、糸強力の高い紡績糸１０を生成することができる。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
本実施形態におけるノズルブロック３４を、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が図４に示されている。この断面図において、旋回室形成面８２の上流側（吸引減圧室７１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。
【００７１】
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。なお、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。
【００７２】
このように旋回室７２内に角張った部分がないように構成することで、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内での反転繊維の挙動を安定させることができるので、反転繊維８ｂが中空ガイド軸体２０の第１テーパ部２４の表面から浮き上がったりすることを防止し、高品質な糸を安定して生成することができる。
【００７３】
また、図４の断面図中において、上記直線部８２ｂの断面輪郭線は、中心軸線９０と平行になっている。即ち、直線部８２ｂの部分において、旋回室７２の直径は高さ方向で一定となっている。従って、旋回室７２の直線部８２ｂに該当する部分は、略円筒径の円筒部であると言うことができる。
【００７４】
即ち、特許文献１のように、旋回室の直径が下流側に向かって大きくなるように構成すると、旋回室の下流側では旋回気流の旋回径が大きくなるため、繊維を高速で旋回させることができなくなってしまう。この点、本実施形態のように旋回室７２の少なくとも一部の直径を一定することにより、旋回室の下流側においても旋回気流の旋回径が変わらないため、繊維の旋回速度を維持することができる。
【００７５】
また本実施形態では、吸引減圧室形成面８１の直径Ｄ１は、旋回室形成面８２の直径Ｄ２（正確に言えば、直線部８２ｂの直径）よりも小さくなるように形成されている。このように、旋回室７２よりも吸引減圧室７１の径を短くすることにより、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（上流側）へ流れにくくすることができる。これにより、吸引減圧室７１内において、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、吸引減圧室７１内で繊維をスムーズに反転させることができる。
【００７６】
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。
【００７７】
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の略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。
【００７８】
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、旋回気流を下流側に向かって更にスムーズに流し、旋回室７２内の空気流の乱れを更に低減することができる。
【００７９】
また、例えば特許文献１は、空気噴射孔のノズル口は、角張った部分（円柱状空間部と第１円錐台状空間部との接続部分）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、特許文献１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。
【００８０】
また、本実施形態において、空気噴射ノズル２７は、旋回室７２内を狙って圧縮空気を噴射するように形成されている。より具体的に言うと、空気噴射ノズル２７の狙い位置（図４中にＡ１で示した位置）は、旋回室７２の下流側端部（図４中にＡ２で示した位置の位置）よりも上流側となるように形成されている。なお、「狙い位置」とは、空気噴射ノズル２７の中心軸線２７ｂに平行で、且つ中空ガイド軸体２０の中心軸線９０に平行な平面に投影したときに、空気噴射ノズル２７の中心軸線２７ｂと、中空ガイド軸体２０の中心軸線９０と、が交わる点のことをいう。
【００８１】
このように構成することにより、旋回気流を、旋回室７２内で旋回させてからテーパ室７３に排出することができる。
【００８２】
また、空気噴射ノズル２７の狙い位置（図４中にＡ１で示した位置）は、旋回流が旋回室７２内においてある程度旋回してから排出されるように設定されていることが必要である。即ち、旋回流が旋回室７２内で旋回できないほど下流側に狙い位置Ａ１が設定される構成は、採用することができない。
【００８３】
以上の観点から、前記狙い位置は、以下のように設定されていることが好ましい。即ち、旋回室７２の高さ（旋回室形成面８２の繊維送り方向の長さ）をＨ１とすると、空気噴射ノズル２７の狙い位置Ａ１は、旋回室７２の下流側端部からＨ１×３／８以上上流側に設定されていることが好ましい。また、前記狙い位置Ａ１は、旋回室７２の下流側端部からＨ１×１／２以上上流側に設定されていることがより好ましい。このように、空気噴射ノズル２７の狙い位置Ａ１を旋回室７２の上流寄りの位置に設定することにより、当該空気噴射ノズル２７からの噴出空気が旋回室７２内において下流側に向かって流れる距離を確保することができる。即ち、前記噴出空気を、旋回室７２内で十分に旋回させることができる。
【００８４】
また、空気噴射ノズル２７の狙い位置（図４中にＡ１で示した位置）は、中空ガイド軸体２０の上流側端部よりも下流側に設定されている。これにより、中空ガイド軸体２０の周囲に良好に旋回気流を発生させ、反転繊維８ｂを十分に旋回させることができるので、強力な紡績糸１０を生成することができる。
【００８５】
また、本実施形態において、旋回室７２の下流側端部における当該旋回室７２の流路断面積（図４中のＡ２の位置における流路断面積）は、空気噴射ノズル２７のノズル口２７ａが形成された位置（具体的には、ノズル口２７ａの開口輪郭の下流側端部の位置）における旋回室７２の流路断面積（図４中のＡ３の位置における流路断面積）よりも小さくなるように構成されている。なお、「流路断面積」とは、繊維の送り方向（中空ガイド軸体２０の軸線方向）と直交する平面で切断したときの、旋回室７２の断面積のことをいう。
【００８６】
より具体的には、本実施形態において、旋回室７２の前記円筒部において、当該旋回室７２の外周側の壁面を形成している直線部８２ｂの径は一定であり、当該旋回室７２の内周側の壁面を構成している中空ガイド軸体２０の第１テーパ部２４の外周壁面は、下流側に向かって広がるテーパ状に形成されている。即ち、旋回室７２の円筒部において、流路断面積は、下流側に行くに従って狭くなるように構成されている。これにより、空気噴射ノズル２７の狙い位置における流路断面積に比べて、旋回室７２の下流側端部の流路断面積の方が狭くなっている。
【００８７】
なお、中空ガイド軸体２０の第１テーパ部２４は、上記のように糸送り方向の下流側に向かって径が大きくなるように形成されているが、当該径の変化は緩やかであることが好ましい。ただし、中空ガイド軸体２０の径が糸送り方向で急激に変化する構成とすることも可能である。
【００８８】
上記のように、旋回室７２の流路断面積を、下流側で若干絞るように構成しているので、ノズル口２７ａからの噴出空気が旋回室７２内で十分に旋回しないままテーパ室７３側に流出してしまうことを防止できる。これにより、旋回室７２内からテーパ室７３に旋回気流が排出されるまでの間、当該旋回気流の流速を高速に保つことができる。
【００８９】
この点に関し、本願発明者が実験を行ったところ、旋回室７２内の旋回気流を高速に保つためには、旋回室７２の下流側端部の流路断面（図４中のＡ２の位置における流路断面）において、空気流の平均流速を２００ｍ／ｓｅｃ付近に保つことが有効であることが分かった。即ち、この位置における平均流速を２００ｍ／ｓｅｃに保たなければ、繊維導入孔２１の吸引流量と空気噴射ノズル２７のノズル口２７ａからの噴射流量とのバランスが乱れてしまう。
【００９０】
上記の平均流速を保つには、旋回室７２の下流側端部の流路断面積（図４中のＡ２の位置における流路断面積）が７．５ｍｍ2以上１２．０ｍｍ2以下であることが好ましい。更に、上記の条件を満たしつつ、ノズル口２７ａから噴射された圧縮空気が、旋回室７２内で歪んだり、広がり過ぎたりしないことが好ましい。
【００９１】
本願発明者は、上記実験の結果、上記の条件を満たすためには、ノズル口２７ａが形成された位置（正確に言えばノズル口２７ａの開口輪郭の下流側端部の位置）Ａ３において、旋回室形成面８２と、中空ガイド軸体２０の第１テーパ部２４の外周壁と、の間の間隔（旋回室７２の通路幅）Ｔ１を、以下のように設定すれば良いことを見出した。即ち、間隔Ｔ１は、空気噴射ノズル２７の穿孔直径Ｄ３（当該空気噴射ノズル２７の長手方向と直交する平面における直径）の１．３倍以上２．５倍以上であることが好ましく、１．５倍以上２．０倍以下であることが更に好ましい。
【００９２】
そこで、本実施形態では、間隔Ｔ１を、空気噴射ノズル２７の穿孔直径Ｄ３の１．５倍以上２．０倍以下としている。これにより、空気噴射ノズル２７から噴出される圧縮空気に対して、旋回室形成面８２と第１テーパ部２４との間隔（旋回室７２の幅）が狭過ぎたり広過ぎたりすることが無い。従って、空気噴射ノズル２７から噴出された圧縮空気が旋回室７２内で歪んだり、旋回室７２内で急激に膨張したりすることを防ぐことができるので、旋回室７２内での空気の乱れを防止し、高速かつ高密度の安定した旋回気流を発生させることができ、かつ、繊維導入孔２１の吸引流量も安定的になる。
【００９３】
以上で説明したように、本実施形態の構成によって旋回気流の流速を保つことができるので、同じ高さ（繊維送り方向の長さ）の旋回室を有する従来の空気紡績装置に比べて、旋回室７２内で反転繊維８ｂに作用させる力を増大させることができる。これを逆に言うと、本発明の構成によれば、従来の空気紡績装置よりも旋回室７２の高さを低くしても（反転繊維８ｂに対して旋回気流を作用させる空間の長さを短くしても）、従来の空気紡績装置と同じ程度の力で反転繊維８ｂを旋回させることができる。
【００９４】
そこで、本実施形態では、旋回室形成面８２の高さ（繊維送り方向の長さ）Ｈ１は、旋回室形成面８２の直径（正確に言えば、直線部８２ｂの直径）Ｄ２以下となるように形成している。言い換えれば、旋回室７２は、その高さＨ１が、その直径Ｄ２以下となるように形成されている。
【００９５】
このように旋回室７２の高さを低くすることができるので、旋回室７２内に旋回気流を流すために必要なエネルギーを低減することができる。また、空気紡績装置９を高さ方向のコンパクトに構成することができる。
【００９６】
ただし、旋回室７２の高さが低過ぎると、反転繊維８ｂに対して十分に旋回気流を作用させることができない。そこで、旋回室７２の高さＨ１は、当該旋回室７２の直径Ｄ２の０．４倍以上としている。
【００９７】
以上で説明したように、本実施形態の空気紡績装置９は、略円筒状の旋回室７２内において繊維束８の繊維を旋回気流により旋回させて紡績糸１０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ている。即ち、この空気紡績装置９は、中空ガイド軸体２０と、ノズルブロック３４と、を備える。中空ガイド軸体２０は、その一部が旋回室７２内に位置している。ノズルブロック３４には、旋回室形成面８２が形成される。また、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旋回室７２内に旋回気流を発生させる４つの空気噴射ノズル２７が形成される。旋回室７２は、直径Ｄ２が一定の略円筒形状として形成された円筒部を備える。また、当該旋回室７２の高さＨ１は、直径Ｄ２以下である。そして、当該旋回室７２の繊維送り方向下流側端部（Ａ２の位置）の流路断面積は、ノズル口２７ａの開口輪郭の下流側端部（Ａ３の位置）における旋回室７２の流路断面積よりも小さくなるように形成されている。
【００９８】
このように、旋回室７２の直径Ｄ２を一定とすることにより、当該旋回室７２の下流側においても旋回気流の旋回半径が大きくならないので、旋回室７２の下流側に旋回気流が排出されるまで旋回流を高速に保つことができ、旋回室７２内における旋回気流の角度（ノズル口２７ａからの噴射角度）も維持し易い。これにより、巻付繊維を高速で旋回させることができるため、生成される紡績糸の糸強度を向上させることができる。この結果、従来は実現できなかった５００ｍ／ｍｉｎや６００ｍ／ｍｉｎの高速紡績を実現することができる。また、旋回室７２の下流側端部の流路断面積を小さく形成しているので、旋回室７２内の旋回気流が下流側に流出しにくくなっている。これにより、旋回室７２内の旋回気流を、空気噴射ノズル２７からの吹き付け角度を維持し、速度の低下を抑えて高速に保ちながら流すことができるので、生成される紡績糸１０の糸強力を安定に保つことができる。そして、空気紡績装置９を上記のように構成することにより、短い距離でも繊維束８に対して旋回気流を有効に作用させることができるので、旋回室７２の高さＨ１を低くすることができる。従って、例えば上記のように、旋回室７２の高さＨ１を直径Ｄ２以下とすることができる。これにより、旋回気流を流すための消費エネルギーが少なくて済み、省エネルギーを実現することができる。また、空気紡績装置９を高さ方向でコンパクトに構成することができる。
【００９９】
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、ノズル口２７ａの開口輪郭の下流側端部（Ａ３の位置）において、旋回室形成面８２と中空ガイド軸体２０の外周面との間隔Ｔ１は、前記空気噴射ノズルの穿孔直径Ｄ３の１．５倍以上２．０倍以下である。
【０１００】
これにより、空気噴射ノズル２７から噴射される圧縮空気に対して、旋回室７２の流路の広さを適切に形成することができる。従って、空気噴射ノズル２７から噴射された圧縮空気が、旋回室７２の流路が広過ぎることにより膨張し過ぎ、流速が低下したり、旋回室７２の流路が狭過ぎるために歪んだりすることを防止できる。
【０１０１】
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、中空ガイド軸体２０は、旋回室７２内に位置している第１テーパ部２４において、繊維送り方向上流側に位置している部分の径が、繊維送り方向下流側に位置している部分の径よりも小さく形成されている。
【０１０２】
これにより、旋回室７２の下流側における流路の幅が広がらないようにすることができるので、旋回室７２内の旋回気流が十分に旋回しないまま下流側に流出してしまうことを抑制することができる。これにより、旋回室７２内での高速の旋回気流を維持することが可能となる結果、５００ｍ／ｍｉｎや６００ｍ／ｍｉｎのような高速紡績の場合であっても、巻付繊維を旋回室７２内で十分に旋回させて芯繊維に巻き付けることができる。
【０１０３】
また、本実施形態の空気紡績装置９において、旋回室７２の直径Ｄ２に対する前記旋回室７２の高さＨ１の比率は、０．４以上１．０以下である。
【０１０４】
このように、旋回室７２の高さＨ１を直径Ｄ２以下とすることにより、旋回室７２内に旋回気流を流すための消費エネルギーが少なくて済み、省エネルギーを実現することができる。また、空気紡績装置９を高さ方向でコンパクトに構成することができる。また、上記のように、旋回室７２の高さＨ１を直径Ｄ２の０．４倍以上とすることにより、巻付繊維に旋回気流を作用させるための旋回室７２の空間が短くなり過ぎることが無いので、巻付繊維に対して旋回気流を有効に作用させることができる。
【０１０５】
また、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は、旋回室７２内へと圧縮空気を狙うように噴射するように形成されている。
【０１０６】
これにより、空気噴射ノズル２７から噴出した圧縮空気を、旋回室７２内で旋回させてから排気することができるので、高速紡績の場合であっても、巻付繊維を旋回室７２内で十分に旋回させて芯繊維に巻き付けることができる。
【０１０７】
また、本実施形態の精紡機１は、上記の空気紡績装置９と、ドラフト装置７と、糸送り装置１１と、巻取装置１２と、を備える。ドラフト装置７は、空気紡績装置９の上流側に配置され、繊維束をドラフトする。前記引き出し装置は、前記空気紡績装置の下流側に配置され、前記空気紡績装置により製造された前記紡績糸を当該空気紡績装置から引き出す。前記装置は、前記引き出し装置が引き出した紡績糸をパッケージへと巻き取る。
【０１０８】
これにより、高速紡績でも糸強度の高い紡績糸を生成することができるので、当該紡績糸を巻き取ったパッケージの品質と生産性を向上させることができる。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
上記実施形態では、中空ガイド軸体２０の先端部が、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や、吸引減圧室７１と旋回室７２の境界線上に中空ガイド軸体２０の先端が位置する構成でも良い。
【０１１３】
上記実施形態では空気噴射ノズル２７は４つ形成するものとしたが、１つ以上であればいくつ形成されていても良い。例えば、空気噴射ノズル２７を６つ形成する形態とすることができる。ただし、空気噴射ノズル２７の数を５つ以上とした場合、旋回室７２への空気の供給量を適切に調整するためには、空気噴射ノズル２７を４つとした実施形態よりも穿孔直径Ｄ３を小さくする必要がある。また、形成する空気噴射ノズル２７の数が増えると、加工精度を上げることが難しくなる。従って、上記のように空気噴射ノズル２７の数は４つとすることが特に好ましい。
【０１１４】
上記実施形態では、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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
また、上記実施形態のように旋回室形成面８２に曲線部８２ａが無ければならない訳ではなく、旋回室７２に角張った部分があっても良い。例えば、曲線部８２ａを省略し、旋回室形成面８２を直線部８２ｂのみで構成しても良い。
【０１１９】
上記実施形態では、ノズルブロック３４が、吸引減圧室部と、旋回室が形成された旋回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。
【０１２０】
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、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、旋回室７２内に向けてノズル口２７ａから広がるように圧縮空気を噴射できるため好適である。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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引き出すように構成することもできる。この場合、この糸貯留装置を、引き出し装置として把握することができる。
【符号の説明】
【０１２５】
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（旋回室部）
７１ 吸引減圧室
７２ 旋回室
８２ 旋回室形成面
８２ａ 曲線部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒状の旋回室内において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、
少なくとも一部が前記旋回室内に位置するスピンドルと、
前記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る旋回室部と、
を備え、
前記旋回室は、直径が一定の略円筒形状として形成された円筒部を備え、
当該旋回室の高さは、前記直径以下であり、
当該旋回室の繊維送り方向下流側端部の流路断面積は、前記ノズル口の開口輪郭の下流側端部における前記旋回室の流路断面積よりも小さくなるよう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、
前記ノズル口の開口輪郭の下流側端部において、前記旋回室を形成する前記旋回室部の内側壁面と、前記スピンドルの外周面と、の間隔は、前記空気噴射ノズルの穿孔直径の１．３倍以上２．５倍以下であることを特徴とする空気紡績装置。
【請求項３】
請求項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下流側端部において前記旋回室を形成する前記旋回室部の内側壁面と前記スピンドルの外周面との間隔は、前記空気噴射ノズルの穿孔直径の１．５倍以上２．０倍以下であることを特徴とする空気紡績装置。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載の空気紡績装置であって、
前記スピンドルは、前記旋回室内に位置している部分のうち、繊維送り方向上流側に位置している部分の径が、繊維送り方向下流側に位置している部分の径よりも小さく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、
前記旋回室の直径に対する前記旋回室の高さの比率は、０．４以上１．０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であって、
前記の空気紡績装置において、前記空気噴射ノズルは、前記旋回室内へと圧縮空気を狙うように噴射するよう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７】
請求項１から６までの何れか一項に記載の空気紡績装置と、
前記空気紡績装置の上流側に配置され、前記繊維束をドラフトするドラフト装置と、
前記空気紡績装置の下流側に配置され、前記空気紡績装置により製造された前記紡績糸を当該空気紡績装置から引き出す引き出し装置と、
前記引き出し装置が引き出し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】
略円筒状の旋回室内において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、
少なくとも一部が前記旋回室内に位置するスピンドルと、
前記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る旋回室部と、
を備え、
前記旋回室は、直径が一定の略円筒形状として形成された円筒部を備え、
当該旋回室の高さは、前記直径以下であり、
当該旋回室の繊維送り方向下流側端部の流路断面積は、前記ノズル口の開口輪郭の下流側端部における前記旋回室の流路断面積よりも小さくなるよう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、
前記ノズル口の開口輪郭の下流側端部において、前記旋回室を形成する前記旋回室部の内側壁面と、前記スピンドルの外周面と、の間隔は、前記空気噴射ノズルの穿孔直径の１．３倍以上２．５倍以下であることを特徴とする空気紡績装置。
【請求項３】
請求項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下流側端部において前記旋回室を形成する前記旋回室部の内側壁面と前記スピンドルの外周面との間隔は、前記空気噴射ノズルの穿孔直径の１．５倍以上２．０倍以下であることを特徴とする空気紡績装置。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載の空気紡績装置であって、
前記スピンドルは、前記旋回室内に位置している部分のうち、繊維送り方向上流側に位置している部分の径が、繊維送り方向下流側に位置している部分の径よりも小さく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、
前記旋回室の直径に対する前記旋回室の高さの比率は、０．４以上１．０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であって、
前記の空気紡績装置において、前記空気噴射ノズルは、前記旋回室内へと圧縮空気を狙うように噴射するよう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７】
請求項１から６までの何れか一項に記載の空気紡績装置と、
前記空気紡績装置の上流側に配置され、前記繊維束をドラフトするドラフト装置と、
前記空気紡績装置の下流側に配置され、前記空気紡績装置により製造された前記紡績糸を当該空気紡績装置から引き出す引き出し装置と、
前記引き出し装置が引き出し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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２０２３１４（Ｐ２０１１−２０２３１４Ａ）
【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２０１０−７０７６１（Ｐ２０１０−７０７６１）
【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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