電界紡糸装置及びナノ繊維製造装置
【課題】ノズルのメンテナンスを容易なものとするとともにポリマー溶液の供給の仕方を多様に設定可能とする。
【解決手段】ポリマー溶液を吐出する複数のノズル２４０が２次元的に配置されたノズルブロック２５０を備え、所定の搬送方向に搬送されて行く長尺シートにポリマー溶液を吐出することによってナノ繊維を堆積させる電界紡糸装置であって、ノズルブロック２５０は、一方の端部が閉塞端で他方の端部がポリマー溶液供給口となっている管体２７１〜２７７を有し、各管体には、ノズル２４０が各管体の長手方向に沿って所定数ずつ取り付けられており、かつ、各管体の各ポリマー溶液供給口には、ポリマー溶液を流通させるためのポリマー溶液流通パイプ４３１〜４３７が接続されている。
【解決手段】ポリマー溶液を吐出する複数のノズル２４０が２次元的に配置されたノズルブロック２５０を備え、所定の搬送方向に搬送されて行く長尺シートにポリマー溶液を吐出することによってナノ繊維を堆積させる電界紡糸装置であって、ノズルブロック２５０は、一方の端部が閉塞端で他方の端部がポリマー溶液供給口となっている管体２７１〜２７７を有し、各管体には、ノズル２４０が各管体の長手方向に沿って所定数ずつ取り付けられており、かつ、各管体の各ポリマー溶液供給口には、ポリマー溶液を流通させるためのポリマー溶液流通パイプ４３１〜４３７が接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界紡糸装置及びナノ繊維製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、長尺シートの搬送方向に沿って設けられた電界紡糸装置によって電界紡糸を行うことによりナノ繊維を製造するナノ繊維製造装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図６は、従来のナノ繊維製造装置９００を説明するために示す図である。従来のナノ繊維製造装置９００は、図６に示すように、長尺シートＷを所定の搬送方向に沿って搬送する搬送装置９１０と、当該搬送装置９１０によって搬送されて行く長尺シートＷにポリマー溶液を吐出することによって長尺シートＷを電界紡糸する電界紡糸装置９２０とを備えている。
【０００４】
電界紡糸装置９２０は、コレクター９３０と、コレクター９３０に対向する位置に配設され、ポリマー溶液を吐出する複数のノズル９４０が所定の配列ピッチで２次元的に配置されたノズルブロック９５０と、コレクター９３０とノズルブロック９５０との間に高電圧を印加する電源装置９６０とを備える。
【０００５】
従来のナノ繊維製造装置９００においては、複数のノズル９４０は、ノズルブロック９５０に直接的に取り付けられており、ポリマー溶液タンク９７０に貯留されているポリマー溶液がノズルブロック９５０に流入したのちに各ノズル９４０に供給されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４４１４４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のナノ繊維製造装置９００においては、上記したように、複数のノズル９４０は、ノズルブロック９５０に直接的に取り付けられており、ポリマー溶液は、ノズルブロック９５０を介して各ノズル９４０に供給されるように構成されている。
【０００８】
このため、ノズル９４０の補修や交換などを行う場合、状況によっては、ノズルブロック９５０全体を電界紡糸装置９２０から外す必要が生じる場合もあり、メンテナンスが容易ではないといった課題があり、また、ポリマー溶液の供給の仕方を多様に設定することができないといった課題もある。
【０００９】
そこで、本発明は、ノズルのメンテナンスを容易なものとするとともにポリマー溶液の供給の仕方を多様に設定可能とする電界紡糸装置及びナノ繊維製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
[１]本発明の電界紡糸装置は、コレクターと、前記コレクターに対向する位置に設けられ、ポリマー溶液を吐出する複数のノズルが２次元的に配置されたノズルブロックと、前記コレクターと前記ノズルとの間に高電圧を与える電源装置とを備え、前記コレクターと前記ノズルとの間を所定の搬送方向に搬送されて行く長尺シートに前記ポリマー溶液を吐出することによってナノ繊維を堆積させる電界紡糸装置であって、前記ノズルブロックは、前記長尺シートの幅方向に沿って配設され、一方の端部が閉塞端となっていて他方の端部がポリマー溶液供給口となっている管体を前記長尺シートの搬送方向に沿って複数本有し、前記複数の管体の各管体には、前記ノズルが前記各管体の長手方向に沿って所定数ずつ取り付けられており、かつ、前記各管体の各ポリマー溶液供給口には、前記ポリマー溶液を流通させるためのポリマー溶液流通パイプが接続されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電界紡糸装置によれば、ノズルブロックの内部に配設された複数の管体にノズルを取り付けた構成としている。従って、ノズルの補修や交換などを行う場合、管体単位でノズルの補修や交換などを行うことができるため、ノズルのメンテナンスを容易なものとすることができる。また、例えば、長尺シートの幅方向のノズルごとにポリマー溶液の供給量を制御するというように、ポリマー溶液の供給の仕方を多様に設定することができる。
【００１２】
[２]本発明の電界紡糸装置においては、前記各管体は、前記ノズルブロックに対して着脱自在に取り付けられていることが好ましい。
これにより、各管体をノズルブロックから容易に取り出すことができ、ノズルの補修や交換などを行う場合、管体単位でノズルの補修や交換などを容易に行うことができる。
【００１３】
[３]本発明の電界紡糸装置においては、前記ポリマー溶液流通パイプには、前記各管体ごとにポリマー溶液の供給量の制御を可能とするポリマー溶液供給量制御バルブが前記各管体に対応して設けられていることが好ましい。
【００１４】
このような構成を有することによって、各管体ごとにポリマー溶液の供給量の制御を可能とすることができる。なお、本発明において、「ポリマー溶液の供給量の制御を可能とする」というは、ポリマー溶液供給量制御バルブの開量をゼロから最大まで制御可能とすることを意味している。これにより、ポリマー溶液の供給量をゼロから最大値までの間で任意に制御可能とする。
【００１５】
[４]本発明の電界紡糸装置においては、前記各管体に取りつけられているノズルは、前記ノズルブロックを前記搬送方向に沿って見たときには、前記各管体に取り付けられている各ノズルによる搬送方向の列が、前記長尺シートの面と平行な平面上において前記搬送方向に対して所定角度の傾きを有する直線上に並ぶように前記各管体に取り付けられていることが好ましい。
【００１６】
各管体に取り付けられるノズルをこのような配列とすることによって、各管体の長手方向（長尺シートの幅方向）におけるノズルの取り付け位置が、隣り合う管体において、互いにずれた位置となるため、搬送方向に沿って搬送されて行く長尺シートに対してナノ繊維をむらなく均一に堆積させることができる。
【００１７】
[５]本発明の電界紡糸装置においては、前記ノズル及び各管体は導電性部材でなり、前記電源装置の正電極及び負電極のうちの一方の電極は、前記コレクターに接続され、前記電源装置の正電極及び負電極のうちの他方の電極は、前記各管体に接続され、前記各管体の側を接地電位としていることが好ましい。
【００１８】
このように、各管体側を接地電位としているため、各管体に電気的に接続されている構成要素（例えば、ノズルブロック、筐体をはじめとして「ノズルから吐出される前のポリマー溶液」、「ポリマー溶液を各管体に供給するためのポリマー溶液供給装置」など）」のすべてが接地電位となるため、これら各構成要素を高耐電圧仕様にする必要がなくなる。従って、これら各構成要素を高電圧仕様にものにすることに起因して電界紡糸装置の機構が複雑化してしまうということがなくなる。なお、「ポリマー溶液を各管体に供給するためのポリマー溶液供給装置」には、ポリマー溶液タンク、ポリマー溶液流通パイプ及びポリマー溶液供給量制御バルブなどが含まれている。
【００１９】
[６］本発明の電界紡糸装置においては、前記長尺シートの幅方向に沿って前記ノズルブロックを所定の周期で往復運動させる往復運動駆動部をさらに有することが好ましい。
【００２０】
このような往復運動駆動部を有することにより、ノズルブロックを長尺シートの幅方向に沿って往復運動させることができる。この場合、往復運動周期を適切な周期となるように制御すれば、搬送方向に搬送されて行く長尺シートに対し、各ノズルの吐出位置が他のノズルの吐出位置にできるだけ重複しないようにすることができる。これによって、長尺シートＷにおけるポリマー繊維の堆積量を均一化することができる。
【００２１】
[７]本発明の電界紡糸装置においては、前記ノズルブロックと前記コレクターとの間隔を調整可能するように前記ノズルブロックを駆動させる間隔調整駆動部をさらに備えることが好ましい。
【００２２】
このような間隔調整駆動部を有することにより、ノズルブロックとコレクターとの間隔を調整することができる。この場合、電界紡糸を開始する前に、コレクターとノズルブロックとの間隔を最適な間隔に調整しておけば、ノズルブロックとコレクターとの距離が最適に設定された状態で電界紡糸を行うことができる。なお、コレクターとノズルブロックとの間隔は、電界紡糸装置の紡糸条件、ポリマー溶液の種類、ナノ繊維の平均直径、ナノ繊維不織布の厚さなどを考慮して決定することができる。
【００２３】
[８]本発明のナノ繊維製造装置は、長尺シートを所定の搬送方向に搬送する搬送装置と、前記所定の搬送方向に搬送されていく長尺シートを電界紡糸する電界紡糸装置とを備えるナノ繊維製造装置であって、前記電界紡糸装置は、［１］〜［７］のいずれかに記載の電界紡糸装置であることを特徴とする。
【００２４】
本発明のナノ繊維製造装置によれば、本発明の電界紡糸装置を備えるため、所望の性能を有するナノ繊維を安定的に生産することが可能となる。
【００２５】
[９]本発明のナノ繊維製造装置においては、前記搬送装置は、前記長尺シートを供給する供給ローラーと、前記長尺シートを所定の搬送速度で搬送させるとともに前記電界紡糸装置でナノ繊維が堆積された長尺シートを巻き取る巻き取りローラーと、前記巻き取りローラーを駆動する巻き取りローラー駆動部と、前記電界紡糸装置よりも前記供給ローラー側及び前記巻き取りローラー側にそれぞれ設けられ、前記長尺シートに所定の張力を与えるための第１テンションローラー及び第２テンションローラーとを有することが好ましい。
【００２６】
このような構成を有することによって、長尺シートを搬送方向に沿って適切な張力で搬送させることができる。
【００２７】
[１０]本発明のナノ繊維製造装置においては、前記第１テンションローラーは、当該第１テンションローラーの一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする第１テンションローラー位置調整機構を有し、前記第２テンションローラーは、当該第２テンションローラーの一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする第２テンションローラー位置調整機構を有することが好ましい。
【００２８】
このような構成を有することにより、長尺シートの搬送方向のズレを修正することができるとともに、適切な張力となるように張力の調整も容易に行うことができる。
【００２９】
[１１]本発明のナノ繊維製造装置においては、前記搬送装置は、前記巻き取りローラーにおける前記ナノ繊維が堆積された長尺シートの巻き取り量を示す巻き取り量計測情報を出力する巻き取り量計測情報出力装置と、前記巻き取り量計測情報出力装置から出力された巻き取り量計測情報に基づいて前記巻き取りローラー駆動部を制御する搬送速度制御装置とをさらに有することが好ましい。
【００３０】
このような構成とすることにより、巻き取りローラーにおける「ナノ繊維が堆積された長尺シート」の巻き取り量が変化しても長尺シートの搬送速度を常に一定に保持することができる。
【００３１】
[１２]本発明のナノ繊維製造装置においては、前記搬送装置は、前記電界紡糸装置と巻き取りローラーとの間の所定位置に設けられ、前記ナノ繊維が堆積された長尺シートを当該長尺シートの幅方向に沿って切断するための切断装置をさらに有することが好ましい。
【００３２】
このような構成を有することにより、「ナノ繊維を堆積させた長尺シート」を巻き取りローラーによって所定量巻き取ったら、当該「ナノ繊維を堆積させた長尺シート」を所定位置で切断することができる。この場合、「ナノ繊維を堆積させた長尺シート」を巻き取っていない巻き取りローラーを新たに取り付けて、後続の「ナノ繊維を堆積させた長尺シート」の先端を当該巻き取りローラーに取り付ける。このような操作を繰り返すことにより、「ナノ繊維を堆積させた長尺シート」を所定の巻き取り量ごとに容易に取り出すことができる。
【００３３】
なお、本発明のナノ繊維製造装置によれば、高機能・高感性テキスタイルなどの衣料品、ヘルスケア、スキンケアなど美容関連用品、ワイピングクロス、フィルターなど産業資材、二次電池のセパレーター、コンデンサーのセパレーター、各種触媒の担体、各種センサー材料などの電子・機械材料、再生医療材料、バイオメディカル材料、医療用ＭＥＭＳ材料、バイオセンサー材料などの医療材料その他の幅広い用途に使用可能なナノ繊維を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態に係るナノ繊維製造装置１を説明するために示す図である。
【図２】図１における電界紡糸装置２００を取り出して示す拡大図である。
【図３】ノズルブロック２５０を説明するために示す図である。
【図４】ノズル２４０の配列を模式的に示す図である。
【図５】主制御装置３００の構成を説明するために示す図である。
【図６】従来のナノ繊維製造装置９００の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明のナノ繊維製造装置について、図に示す実施形態に基づいて説明する。
【００３６】
１．実施形態に係る電界紡糸装置及びナノ繊維製造装置
図１は、実施形態に係るナノ繊維製造装置１を説明するために示す図である。図１（ａ）はナノ繊維製造装置１の正面図であり、図１（ｂ）はナノ繊維製造装置１の平面図である。なお、図１においては、実施形態に係るナノ繊維製造装置１を説明する際に必要な構成要素が示されており、ナノ繊維製造装置を構成する筐体などの図示は省略されている。また、図１（ａ）においては、一部の部材は断面図で示している。
【００３７】
図２は、図１における電界紡糸装置２００を取り出して示す拡大図である。
図３は、ノズルブロック２５０を説明するために示す図である。図３（ａ）はノズルブロック２５０の蓋体２５１を取り外した場合の斜視図であり、図３（ｂ）はノズルブロック２５０の蓋体２５１を取り付けた場合の斜視図である。図４は、ノズル２４０の配列を模式的に示す図である。図５は、主制御装置３００を説明するために示す図である。
【００３８】
実施形態に係るナノ繊維製造装置１は、図１に示すように、長尺シートＷを所定の搬送方向ａに搬送する搬送装置１００と、搬送方向ａに沿って搬送されて行く長尺シートＷを電界紡糸する電界紡糸装置２００と、搬送装置１００の各動作部（後述する。）及び電界紡糸装置２００の各動作部を制御する主制御装置３００とを備える。
【００３９】
実施形態に係るナノ繊維製造装置１は、上記した各構成要素以外にも、長尺シートＷにナノ繊維を堆積させる際に発生する揮発性成分を燃焼して除去するＶＯＣ処理装置、電界紡糸装置２００に異常が検出された場合、電界紡糸装置２００における電界紡糸室２１２に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置などを備えるが、これらの図示は省略する。
【００４０】
搬送装置１００は、図１に示すように、電界紡糸される前の長尺シートＷを供給する供給ローラー１０１と、ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷを加熱する加熱装置１１７と、加熱装置１１７で加熱された「ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷ」を巻き取る巻き取りローラー１０２とを有する。なお、加熱装置１１７の加熱温度は、長尺シートＷやナノ繊維の種類によって異なるが、例えば、「ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷ」を５０℃〜３００℃の温度に加熱することができる。また、「ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷ」を加熱した状態のものをナノ繊維不織布と呼ぶこともある。
【００４１】
また、搬送装置１００は、供給ローラー１０１と巻き取りローラー１０２との間に設けられる補助ローラー１０３，１０４，１０５，１０６と、電界紡糸装置２００よりも供給ローラー１０１側及び巻き取りローラー１０２側にそれぞれ設けられ、長尺シートＷに所定の張力を与えるための第１テンションローラー１０７及び第２テンションローラー１０８と、第１テンションローラー１０７の一方の端部及び他方の端部にそれぞれ設けられ、第１テンションローラー１０７の位置調整を行うための第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂと、第２テンションローラー１０８の一方の端部及び他方の端部にそれぞれ設けられ、第２テンションローラー１０８の位置調整を行うための第２テンションローラー位置調整機構１１０ａ，１１０ｂとを有する。
【００４２】
また、搬送装置１００は、巻き取りローラー１０２を駆動する巻き取りローラー駆動部１１１と、巻き取りローラー１０２の巻き取り量を計測するための情報（巻き取り量計測情報という。）を出力する巻き取り量計測情報出力装置１１２と、加熱装置１１７と巻き取りローラー１０２との間に設けられ、加熱装置１１７で加熱された「ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷ」すなわちナノ繊維不織布を一方の面側（下面側）から支える支持台１１３と、支持台１１３上に存在するナノ繊維不織布を当該ナノ繊維不織布の幅方向に沿って切断するための切断装置１１４とを有している。
【００４３】
巻き取り量計測情報出力装置１１２としては、例えば、レーザー距離センサーなどを用いることができる。巻き取り量計測情報出力装置１１２としてレーザー距離センサーを用いる場合、レーザー距離センサーによって巻き取りローラー１０２に巻き取られたりナノ繊維不織布の径を計測し、その計測結果を巻き取り量計測情報として主制御装置３００の搬送速度制御部３１０（図５参照。）に送る。また、切断装置１１４は、ナノ繊維不織布を切断する際に、ナノ繊維不織布を支持台１１３上で押さえる押さえ板１１５と、ナノ繊維不織布を当該ナノ繊維不織布の幅方向に切断するカッター１１６とを有している。
【００４４】
第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂは、第１テンションローラー１０７の一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする機構を有している。
第２テンションローラー位置調整機構１１０ａ，１１０ｂは、第２テンションローラー１０８の一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする機構を有している。
【００４５】
第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂは、第１テンションローラー１０一方の端部及び他方の端部ごとに設けられたハンドルなどの操作部を操作することによって、第１テンションローラー１０７の各端部を各端部ごとに独立して垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の方向に各端部を移動させることができるものであり、それによって、第１テンションローラー１０７の傾きを所定範囲で調整可能とするものである。第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂも第２テンションローラー１０８に対して同様の操作を行うことができる。
【００４６】
第１テンションローラー１０７及び第２テンションローラー１０８に、このような第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂ及び第２テンションローラー位置調整機構１１０ａ，１１０ｂが設けられていることにより、電界紡糸装置２００を通過する長尺シートＷの張力を適切な張力とすることができる。また、搬送方向ａに対する長尺シートＷの幅方向の「ずれ」、すなわち、長尺シートＷが幅方向（ｙ軸に沿った方向）にずれた場合の「ずれ」を補正することができる。これにより、長尺シートＷを電界紡糸する上で最適な搬送状態で搬送させることができる。
【００４７】
搬送速度制御部３１０は、巻き取り量計測情報に基づいて、長尺シートＷの搬送速度が所定速度（一定速度）となるように巻き取りローラー駆動部１１１を制御する。すなわち、搬送速度制御部３１０は、巻き取り量計測情報出力装置１１２から送られてきた巻取り量計測情報に基づいて、長尺シートＷの搬送速度が所定速度（一定速度）となるように巻き取りローラー駆動部１１１を制御する。
【００４８】
電界紡糸装置２００は、図１及び図２に示すように、導電性を有する筐体２１０と、長尺シートＷが搬送されるのを補助する補助ベルト装置２２０と、筐体２１０に絶縁部材２１１を介して取り付けられたコレクター２３０と、コレクター２３０に対向する位置に設けられ、ポリマー溶液を吐出する複数のノズル２４０を有するノズルブロック２５０と、コレクター２３０とノズル２４０との間に高電圧（例えば１０ｋＶ〜８０ｋＶ）を印加する電源装置２６０と、コレクター２３０とノズルブロック２５０とを覆う所定の空間を画定する電界紡糸室２１２とを有する。
また、電界紡糸装置２００は、図１及び図２では図示されていないが、ポリマー溶液をノズル２４０に供給するポリマー溶液供給装置４００を有している（図３参照。）。
【００４９】
なお、絶縁部材２１１は、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、非晶ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、液晶ポリマー、ポロブロビレン、高密度ポリエチレン又はポリエチレンを好ましく用いることができる。
【００５０】
補助ベルト装置２２０は、図１及び図２に示すように、長尺シートＷの搬送速度に同期して回転する補助ベルト２２１と、補助ベルト２２１を回転駆動させる駆動ローラー２２２と、駆動ローラー２２２により補助ベルト２２１が回転することによって回転する従動ローラー２２３とを有している。
なお、図１及び図２においては、左側のローラーを駆動ローラー２２２とし、右側のローラーを従動ローラー２２３としているが、逆であってもよく、また、２つのローラーの回転を同期させることができれば、両方とも駆動ローラーとしてもよい。
【００５１】
補助ベルト２２１は、絶縁性かつ多孔性のエンドレスベルトからなる。また、補助ベルト２２１は、０．７ｍｍ〜１０．０ｍｍの厚さを有するポリマー基材からなることが好ましい。ポリマーとしては、ポリマーとしては、ポリエチレン、ポリアセチレン、ポリウレタン、ポリプロピレン、ナイロンなどのポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、非晶ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、液晶ポリマーなどを好ましく用いることができる。
【００５２】
補助ベルト装置２２０は、補助ベルト２２１がコレクター２３０を囲むように配設されている。そして、長尺シートＷは、補助ベルト２２１の外周側に接触した状態で、駆動ローラー２２２側で折り返されて搬送される。
【００５３】
このように、コレクター２３０と長尺シートＷとの間に補助ベルト２２１が配設されていることにより、長尺シートＷは、正側の高電圧が印加されているコレクター２３０に引き寄せられることなくスムーズに搬送されるようになる。また、補助ベルト２２１は、絶縁性かつ多孔性のエンドレスベルトからなるため、コレクター２３０とノズル２４０との間に形成される電界分布に大きな影響を与えることもない。
【００５４】
また、補助ベルト２２１の幅は、コレクター２３０の幅よりも広いものを用いる。これにより、長尺シートＷとコレクター２３０との間に補助ベルト２２１が確実に存在するようになり、長尺シートＷがコレクター２３０に引き寄せられたり、長尺シートＷの円滑な搬送が妨げられたりすることを確実に防止することが可能となる。
【００５５】
ノズルブロック２５０は、図３に示すように、一方の端部が閉塞端となっていて他方の端部がポリマー溶液供給口となっている複数本（７本とする。）の管体２７１〜２７７を有している。管体２７１〜２７７は、個々の管体が長尺シートＷの幅方向に沿って配設されている。すなわち、管体２７１〜２７７は、個々の管体が図３におけるｙ−ｙ’方向に沿って配設されている。なお、管体２７１〜２７７は、各管体がノズルブロック２５０に対して着脱自在に取り付けられている。
【００５６】
これら管体２７１〜２７７には、各管体ごとに当該管体の長手方向に沿って所定数のノズル２４０が所定ピッチごとに取り付けられている。なお、ノズル２４０及び管体２７１〜２７７は、例えば、銅、ステンレス鋼、アルミニウムなど導電部材でなり、ノズル２４０は管体２７１〜２７７に対して電気的に接続された状態で管体２７１〜２７７に取り付けられている。
【００５７】
ポリマー溶液供給装置４００は、図３に示すように、ポリマー溶液を貯留するポリマー溶液タンク４１０と、ポリマー溶液タンク４１０に貯留されているポリマー溶液を各管体２７１〜２７７まで流通させる７本のポリマー溶液流通パイプ４２１〜４２７とを有する。また、ポリマー溶液タンク４１０のポリマー溶液を各管体２７１〜２７７に所定の圧力を加えた状態で供給可能とするためのポリマー溶液供給ポンプ（図示せず。）も設けられている。
【００５８】
ポリマー溶液流通パイプ４２１〜４２７には、ポリマー溶液の供給量の制御を可能とするためのポリマー溶液供給量制御バルブ４３１〜４３７が設けられている。なお、「ポリマー溶液の供給量の制御を可能とする」というは、ポリマー溶液供給量制御バルブ４３１〜４３７の開量をゼロから最大まで制御可能とすることを意味している。これにより、ポリマー溶液の供給量をゼロから最大値までの間で任意に制御可能とする。
【００５９】
なお、図３において、ノズル２４０、管体２７１〜２７７、ポリマー溶液流通パイプ４２１〜４２７及びポリマー溶液供給量制御バルブ４３１〜４３７を示すそれぞれの符号は、図面の簡素化のために、各構成要素の一部のみに付されている。
【００６０】
また、各管体２７１〜２７７に取りつけられている各ノズル２４０は、ノズルブロック２５０を搬送方向ａに沿って見たときには、図４に示すように、各管体２７１〜２７７に取り付けられているノズル２４０の搬送方向ａの列が、長尺シートＷの面と平行な平面上において搬送方向ａに対して所定角度θの傾きを有する直線Ｌ１，Ｌ２，・・・に並ぶように各管体２７１〜２７７に取り付けられている。
【００６１】
各ノズル２４０がこのような配列となるように各ノズル２４０を各管体２７１〜２７７に取り付けることによって、各管体２７１〜２７７の長手方向（長尺シートＷの幅方向）におけるノズル２４０の取り付け位置が、隣り合う管体において、互いにずれた位置となるため、搬送方向ａに沿って搬送されて行く長尺シートＷに対してナノ繊維をむらなく均一に堆積させることができる。
【００６２】
また、ノズルブロック２５０は、図２に示すように、ポリマー溶液を各ノズル２４０の吐出口から上向きに吐出するように電界紡糸装置２００の電界紡糸室２１２に設置されている。そして、各ノズル２４０の吐出口からポリマー溶液をオーバーフローさせながら各ノズル２４０の吐出口から所定のポリマー溶液を吐出して長尺シートＷを電界紡糸して長尺シートＷにナノ繊維を堆積させる。
【００６３】
このため、ノズルブロック２５０は、オーバーフローしたポリマー溶液を貯留可能な容器状をなしており、ノズルブロック２５０の底面には、ポリマー溶液を排出するためのポリマー溶液排出口２５３（図３参照。）が設けられている。このポリマー溶液排出口２５３には、ポリマー溶液排出用パイプ２５４が接続されている。なお、ポリマー溶液排出口から排出されたポリマー溶液を回収してナノ繊維の原料として再利用することも可能である。
【００６４】
また、ノズルブロック２５０は、図３（ｂ）に示すように、上端開口面が蓋体２５１によって覆われた状態で用いられる。なお、蓋体２５１には、各ノズル２４０を上方に突出させるためのノズル貫通孔２５２が各ノズル２４０に対応して設けられている。
【００６５】
また、ノズルブロック２５０は、往復運動駆動部２５５（図５参照。）によって、長尺シートＷの幅方向に往復運動可能となっているとともに間隔調整駆動部２５６（図５参照。）によってコレクター２３０との間隔を調整可能としている。これら往復運動駆動部２５５及び間隔調整駆動部２５６は、主制御装置３００によって制御される。なお、ノズルブロック２５０を長尺シートＷの幅方向に往復運動させるための機構及びコレクター２３０との間隔を調整するための機構は、公知の機構を用いることができるので、これら各機構の具体的な構造などは図示及び説明を省略する。
【００６６】
ところで、電源装置２６０は、コレクター２３０と各ノズル２４０との間に所定の電圧を与えるものであるが、コレクター２３０と各ノズル２４０との間に所定の電圧を与えるために、実施形態に係る電界紡糸装置２００においては、電源装置２６０の一方の電極（正極とする。）は、コレクター２３０に接続し、他方の電極（負極とする。）は、ノズル２４０ではなく管体２７１〜２７７に接続するようにしている。そして、ノズル２４０側すなわち管体２７１〜２７７側が接地電位となるようにしている。
【００６７】
なお、ノズルブロック２５０が導電性を有する部材でなり、かつ、当該ノズルブロック２５０と管体２７１〜２７７とが電気的に接続された状態となっていれば、電源装置２６０の負極はノズルブロック２５０に接続するようにしてもよく、また、ノズルブロック２５０と筐体２１０とが電気的に接続された状態となっていれば、電源装置２６０の負極は筐体２１０に接続するようにしてもよい。いずれも場合であっても、ノズル２４０側すなわち管体２７１〜２７７側、ノズルブロック２５０側又は筐体２１０側が接地電位となるようにする。
【００６８】
このように、ノズル２４０側すなわち管体２７１〜２７７側、ノズルブロック２５０側又は筐体２１０側が接地電位となるようにすることによって、ノズル２４０、管体２７１〜２７７、ノズルブロック２５０及び筐体２１０をはじめとして、ノズル２４０から吐出される前のポリマー溶液、ポリマー溶液供給装置４００のすべてが接地電位となる。
これにより、電界紡糸装置２００及びナノ繊維製造装置１を操作する操作者の安全を確保することができるとともに、ポリマー溶液供給装置４００を高耐電圧仕様とする必要がなくなる。
【００６９】
上記のように構成された電界紡糸装置２００は、温度２０℃〜４０℃、湿度２０％〜６０％の雰囲気に調整された部屋に設置されることが好ましい。
【００７０】
主制御装置３００は、電界紡糸装置２００及び搬送装置１００を制御する機能を有している。具体的には、図５に示すように、巻き取り量計測情報に基づいて搬送速度を制御する搬送速度制御部３１０と、ノズルブロック２５０を往復運動させるための往復運動駆動部２５５を制御する往復運動制御部３２０と、ノズルブロック２５０の間隔調整を行うための間隔調整駆動部２５６を制御する間隔調整制御部３３０とを有する。
【００７１】
また、主制御装置３００は、これらの制御のほかに、電界紡糸装置２００においては電源装置２６０及び補助ベルト装置２２０の制御を行う機能を有し、搬送装置１００においては、加熱装置１１７を制御する機能を有している。また、ナノ繊維製造装置１全体で考えた場合においては、ＶＯＣ処理装置（図示せず。）、不活性ガス制御装置（図示せず。）などを制御する機能をも有している。
【００７２】
また、第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂ、第２テンションローラー位置調整機構１１０ａ，１１０ｂ、切断装置１１４などにモーターなどの駆動部を設ければ、第１テンションローラー１０７、第２テンションローラー１０８の位置制御及び切断装置１１４の切断制御を主制御装置３００によって行うことも可能である。なお、切断装置１１４の切断制御を行う場合には、ナノ繊維不織布の巻き取り量が所定量に達したら、電界紡糸装置２００による電界紡糸動作を停止するとともに巻き取りローラー１０２によるナノ繊維不織布の巻き取りなど長尺シートＷの搬送動作を停止した状態で、押さえ板１１５及びカッター１１６を動作させるための信号を出力する。カッター１１６によりナノ繊維不織布を切断する際は、押さえ板１１５でナノ繊維不織布を押さえた状態としてカッター１１６によりナノ繊維不織布を切断する。
【００７３】
２．実施形態に係るナノ繊維製造装置を用いたナノ繊維製造方法
以下、上記のように構成された実施形態に係るナノ繊維製造装置１を用いてナノ繊維不織布を製造する方法について説明する。
【００７４】
まず、長尺シートＷを搬送装置１００にセットし、その後、長尺シートＷを供給ローラーから供給しながら巻き取りローラー１０２で巻き取ることにより、所定の搬送速度で搬送させる。そして、電界紡糸装置２００において、各管体２７１〜２７７に取り付けられている各ノズル２４０から長尺シートＷにポリマー溶液を吐出することによってナノ繊維を順次堆積させる。
【００７５】
なお、このような動作を開始する前に、コレクター２３０とノズルブロック２５０との間隔を間隔調整駆動部２５６によって最適な間隔に調整することができる。コレクター２３０とノズルブロック２５０との間隔は、電界紡糸装置２００の紡糸条件、ポリマー溶液の種類、ナノ繊維の平均直径、製造すべきナノ繊維不織布の厚さなどを考慮して決定することができる。これにより、ノズルブロック２５０とコレクター２３０との間隔が最適に設定された状態のもとで電界紡糸を行うことができる。
【００７６】
また、長尺シートＷにナノ繊維を順次堆積させる動作を行う際には、往復運動駆動部２５５によって、ノズルブロック２５０を長尺シートＷの幅方向に往復運動させながら長尺シートＷにポリマー溶液を吐出する動作を行う。なお、往復運動駆動部２５５の往復運動周期は、ノズル２４０の配列ピッチと、長尺シートＷの搬送速度とに基づいて設定する。すなわち、搬送方向ａに搬送されて行く長尺シートＷに対し、各ノズル２４０の吐出位置が他のノズルの吐出位置とできるだけ重複しないように往復運動周期を設定する。これによって、長尺シートＷにおけるポリマー繊維の堆積量を均一化することができる。
【００７７】
このようにして、長尺シートＷにポリマー繊維を堆積させたのち、「ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷ」を加熱装置１１７で加熱することによってナノ繊維不織布を製造することができる。
【００７８】
このようにして製造されたナノ繊維不織布は、巻き取りローラー１０２によって巻き取られる。このとき、巻き取り量計測情報出力装置１１２が、巻き取りローラー１０２に巻き取られたナノ繊維不織布の巻き取り量を計測し、その計測結果を巻き取り量計測情報として主制御装置３００の搬送速度制御部３１０に出力する。搬送速度制御部３１０は、巻き取り量計測情報に基づいて、長尺シートＷの搬送速度が一定速度となるように巻き取りローラー駆動部１１１を制御する。
【００７９】
また、巻き取り量が所定量となった場合には、切断装置１１４によりナノ繊維不織布を切断することができる。切断装置１１４によりナノ繊維不織布を切断する際には、押さえ板１１５によってナノ繊維不織布を押さえた状態として、カッター１１６により切断する。ナノ繊維不織布を切断する際は、電界紡糸装置２００による電界紡糸動作を停止するとともに巻き取りローラー１０２によるナノ繊維不織布の巻き取りなど長尺シートＷの搬送動作を停止した状態で行う。
【００８０】
これにより、巻き取りローラー１０２には所定量のナノ繊維不織布が巻き取られた状態となる。そして、ナノ繊維不織布が巻き取られていない巻き取りローラー１０２をセットして、後続のナノ繊維不織布の先端を、巻き取りローラー１０２に巻き付けて、順次製造されてくるナノ繊維不織を巻き取って行く。このような操作を順次行うことにより、所定の巻き取り量だけ巻き取られたナノ繊維不織布を次々と製造することができる。
【００８１】
なお、切断装置１１４による切断動作は、主制御装置３００によって自動的に切断動作させることも可能である。すなわち、主制御装置３００では、ナノ繊維不織布の巻き取り量が所定量に達したら、電界紡糸装置２００による電界紡糸動作を停止するとともに巻き取りローラー１０２によるナノ繊維不織布の巻き取りなど長尺シートＷの搬送動作を停止した状態で、押さえ板１１５及びカッター１１６を動作させるための信号を出力する。カッター１１６によりナノ繊維不織布を切断する際は、押さえ板１１５でナノ繊維不織布を押さえた状態としてカッター１１６によりナノ繊維不織布を切断する。これにより、切断動作を自動的に行うことができる。
【００８２】
また、ナノ繊維不織布の製造を行っている途中で、長尺シートＷの張力の調整や長尺シートＷの幅方向の位置を調整する必要が生じた場合には、第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂ及び第２テンションローラー位置調整機構１１０ａ，１１０ｂを適宜調整することによって長尺シートＷを最適な張力とすることができるとともに、長尺シートＷの幅方向の位置を最適な位置とすることができる。
【００８３】
ここで、実施形態に係るナノ繊維製造方法における紡糸条件を例示的に示す。長尺シートＷとしては、各種材料からなる不織布、織物、編物などを用いることができる。長尺シートＷの厚さは、例えば５μｍ〜５００μｍのものを用いることができる。
【００８４】
ナノ繊維の原料となるポリマーとしては、例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸グリコール酸（ＰＬＧＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、シルク、セルロース、キトサンなどを用いることができる。
【００８５】
ポリマー溶液に用いる溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、メチルエチルケトン、クロロホルム、アセトン、水、蟻酸、酢酸、シクロヘキサン、ＴＨＦ、デカヒドロナフタレン（Ｄｅｃａｌｉｎ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＡｃ）などを用いることができる。複数種類の溶媒を混合して用いてもよい。ポリマー溶液には、導電性向上剤などの添加剤を含有させてもよい。
【００８６】
また、長尺シートＷの搬送速度は、例えば５ｍｍ／分〜１０ｍ／分に設定することができる。コレクター２３０と管体２７１〜２７７とに印加する電圧は、１０ｋＶ〜８０ｋＶに設定することができる。
また、電界紡糸装置２００における電界紡糸室２１２の温度は、例えば２０℃〜４０℃に設定することができる。電界紡糸室２１２の湿度は、例えば２０％〜６０％に設定することができる。
【００８７】
ところで、電界紡糸を行った際に、ノズル２４０からオーバーフローしたポリマー溶液は、ポリマー溶液排出口２５３からポリマー溶液排出用パイプ２５４を介して排出されるが、排出されたポリマー溶液を回収してナノ繊維の原料として再利用する場合には、図示しないポリマー溶液回収装置を設けることによって、再利用することができる。
【００８８】
例えば、回収したポリマー溶液をポリマー溶液回収装置の再生タンクに移送した後、回収したポリマー溶液の組成を測定し、当該測定結果に応じてポリマー溶液に溶媒その他の必要な成分を添加するといった処理を行うことで、回収したポリマー溶液を元のポリマー溶液（ポリマー溶液タンク４１０に貯留されているポリマー溶液）の組成と同じか極めて近い組成を有するポリマー溶液に再生することが可能となる。
【００８９】
３．実施形態に係る電界紡糸装置及びナノ繊維製造装置の効果
実施形態に係る電界紡糸装置２００によれば、各ノズル２４０は、ノズルブロック２５０に直接的に取り付けられているのではなく、所定数ずつ各管体２７１〜２７７に取り付けられている。このため、ノズル２４０の補修や交換などを行う場合には、ノズルの補修や交換を行うべき管体のみをノズルブロック２５０から取り外して行えばよい。これにより、管体単位でノズルの補修や交換が可能となるため、メンテナンスが容易となる。また、例えば、長尺シートの幅方向のノズルごとにポリマー溶液の供給量を制御するというように、ポリマー溶液の供給の仕方を多様に設定することができる。
【００９０】
なお、各管体２７１〜２７７ごとにポリマー溶液の供給量を制御する際は、各管体２７１〜２７７に対応して設けられているポリマー溶液供給量制御バルブ４３１〜４３７によって容易に行うことができる。なお、必要に応じて、ある特定の管体に対してはポリマー溶液を供給しないようにすることも可能である。このように、実施形態に係る電界紡糸装置２００によれば、ポリマー溶液の供給の仕方を多様に設定することができる。
【００９１】
また、各管体２７１〜２７７に取り付けられるノズル２４０は、図４に示すように、搬送方向ａに対して所定角度θの傾きを有する直線Ｌ１，Ｌ２，・・・に並ぶように各管体２７１〜２７７に取り付けられている。このため、ノズル２４０は、各管体２７１〜２７７の長手方向において互いにずれた位置となることから、長尺シートＷにむらなくポリマー溶液を吐出することができ、均一な厚さを有する高品質なナノ繊維を製造することができる。
【００９２】
また、実施形態に係る電界紡糸装置２００によれば、ノズル２４０側すなわち管体２７１〜２７７側、ノズルブロック２５０側又は筐体２１０側を接地電位としているため、ノズルブロック２５０、筐体２１０をはじめとして、各ノズル２４０から吐出される前のポリマー溶液、ポリマー溶液供給装置４００のすべてが接地電位となる。このため、電界紡糸装置２００及びナノ繊維製造装置１を操作する操作者の安全を確保することができるとともに、これら各構成要素を高耐電圧仕様にする必要がなくなる。
【００９３】
また、実施形態に係る電界紡糸装置２００によれば、長尺シートＷの幅方向に沿ってノズルブロック２５０を所定の周期で往復運動可能としているため、長尺シートＷにおけるナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。また、ノズルブロック２５０とコレクター２３０との間隔を調整可能としているため、最適な条件で電界紡糸を行うことが可能となる。
【００９４】
また、実施形態に係るナノ繊維製造装置１によれば、第１テンションローラー１０７及び第２テンションローラー１０８の各端部の位置を調整可能としているため、第１テンションローラー１０７と第２テンションローラー１０８との間の長尺シートＷの張力を適切な張力に設定することが可能であることは勿論、搬送方向ａに対する長尺シートＷの幅方向の「ずれ」などの修正も容易に行うことができ、長尺シートＷを常に適切な状態で搬送させることができる。それによって、均一な厚さを有する高品質なナノ繊維不織布を製造することができる。
【００９５】
また、実施形態に係るナノ繊維製造装置１によれば、巻き取りローラー１０２に巻き取られたナノ繊維不織布の巻き取り量を計測して、計測された巻き取り量に基づいて搬送速度を制御するようにしているので、電界紡糸装置２００を通過する長尺シートＷの搬送速度を一定速度に保持することができ、それによって、均一な厚さを有する高品質なナノ繊維不織布を製造することができる。
【００９６】
また、実施形態に係るナノ繊維製造装置１によれば、加熱装置１１７と巻き取りローラー１０２との間に切断装置１１４が設けられているため、巻き取りローラーに所定量のナノ繊維不織布が巻き取られたら、当該ナノ繊維不織布を切断することができる。この場合、ナノ繊維不織布が巻き取られていない巻き取りローラーを取り付けて、後続のナノ繊維不織布の先端を当該巻き取りローラーに接続する。このような操作を繰り返すことにより、所定量の巻き取りが終了したナノ繊維不織布を容易に取り出すことができる。
【００９７】
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形実施が可能であり、例えば、下記に示すような変形も可能である。
【００９８】
（１）上記実施形態では、管体の数は７本（管体２７１〜２７７）としたが、７本に限られるものではない。また、各管体に取り付けられるノズルの数は、必ずしも各管体において同数である必要もない。
【００９９】
（２）上記実施形態では、各管体２７１〜２７７は、長尺シートＷと平行な平面上において搬送方向ａに対して必ずしも直交するように配設する必要はなく、搬送方向ａに対して多少の傾きを有した状態で配設するようにしてもよい。
【０１００】
（３）上記実施形態においては、電界紡糸装置２００が１台の場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、２台以上の電界紡糸装置を備えていてもよい。
【０１０１】
（４）上記実施形態においては、ノズル２４０が上向きとなっているノズルブロック２５０を有する電界紡糸装置２００を用いて本発明のナノ繊維製造装置を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ノズルが下向きとなっているノズルブロックを有する電界紡糸装置やノズルが横向きとなっているノズルブロックを有する電界紡糸装置を備えるナノ繊維製造装置に本発明を適用することもできる。
【０１０２】
（５）上記実施形態においては、電源装置２６０の正極がコレクター２３０に接続され、電源装置２６０の負極が管体２７１〜２７７に接続された場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電源装置２６０の負極がコレクター２３０に接続され、電源装置２６０の正極が管体２７１〜２７７に接続されていてもよい。
【０１０３】
（６）上記実施形態においては、電界紡糸を行っている際の異常発生時における対処方法については言及しなかったが、長時間にわたって電界紡糸装置２００を連続して運転するうちに、電界紡糸装置２００に異常が発生したような場合には、当該異常を即座に検出可能とする機能を持たせることも可能である。
【０１０４】
例えば、電源装置２６０には、電流量を計測し、当該計測値を主制御装置３００へ送信する機能を持たせるとともに、主制御装置３００には電源装置２６０の電流量が異常値であった場合には電源装置２６０を制御する機能を持たせるようにすることも可能である。
【０１０５】
これにより、コレクター２３０と管体２７１〜２７７との間に所定電圧を印加した状態で電界紡糸を行っているとき、電界紡糸装置２００に上限以上の電流が電源装置２６０から供給されていることを検知したときには、主制御装置３００は、電流供給を停止させるように、電源装置２６０を制御することが可能となる。また、逆に、電界紡糸装置２００に下限以下の電流が電源装置２６０から供給されていることを検知したときには、主制御装置３００は、異常である旨の警告信号を出すように電源装置２６０を制御することも可能である。
【０１０６】
なお、主制御装置３００が電源装置２６０に対して電流供給を停止させるように制御した場合には、主制御装置３００は、図示しない不活性ガス供給装置に対して、不活性ガスを電界紡糸装置２００の電界紡糸室２１２に供給させる信号を送信することとしてもよい。これにより、火災などの事故を未然に防ぐことができ、より一層安全性の高いナノ繊維製造装置を実現することが可能となる。
【０１０７】
（７）上記実施形態においては、ノズル２４０の形状などについては言及しなかったが、例えば、ノズル先端部がノズル２４０の中心軸に斜めに交わる平面に沿って切断した形状となっているようなノズルを用いることも可能である。ノズル先端部をこのような形状とすることによって、ノズル先端部からオーバーフローするポリマー溶液が、ノズル先端部で滞留することなく速やかに流れ落ちるようになる。このため、電界紡糸する過程でポリマー溶液から溶媒が揮発する量を極めて少なくすることができるとともに、ノズル２４０の吐出口の近傍において生成するポリマー固化物の量を極めて少なくすることができる。
【０１０８】
（８）上記実施形態においては、巻き取りローラー１０２に巻き取られたナノ繊維不織布の巻き取り量によって搬送速度を制御することによって、長尺シートＷの搬送速度を一定速度となるようにしたが、巻き取り量による搬送速度の制御に加えて、例えば、堆積されたナノ繊維の通気度又は堆積されたナノ繊維の厚さを計測して、その計測結果に基づいて搬送速度を適宜制御することもできる。この場合、堆積されたナノ繊維の通気度又は堆積されたナノ繊維の厚さが所定の値に可能な限り近づくように搬送速度を制御する。これにより、均一な通気度又は厚さを有するナノ繊維不織布を生産することが可能となる。
【０１０９】
なお、この場合のナノ繊維の通気度とは、長尺シートＷ上に堆積させたナノ繊維層と長尺シートＷとが積層された状態で通気度を計測した場合における通気度のことをいう。また、ナノ繊維の厚さとは、長尺シートＷ上に堆積させたナノ繊維層と長尺シートＷとが積層された状態で厚さを計測した場合における厚さのことをいう。
【０１１０】
（９）上記実施形態においては、１つの電界紡糸装置２００に１つのノズルブロックが配設された場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、１つの電界紡糸装置２００に２つ以上のノズルブロックを有する構成であってもよい。この場合、各ノズルブロックには、上記実施形態で説明したように、所定数のノズルを取り付けた所定本数の管体が配列される。また、各ノズルブロックごとに往復運動及びコレクター２３０との間の間隔調整を行うようにすることも可能である。
【０１１１】
なお、各ノズルブロックごとに往復運動させる場合には、各ノズルブロックを同じ周期で往復運動させることもできるし、各ノズルブロックを異なる周期で往復運動させることもできる。また、各ノズルブロックごとにコレクター２３０との間の間隔調整を行う場合には、各ノズルブロックを同じ間隔とすることもできるし、各ノズルブロックごとに異なった間隔に設定することもできる。
【０１１２】
（１０）上記実施形態においては、搬送装置１００には、加熱装置１１７を設けた場合を例示したが、製造するナノ繊維の種類やナノ繊維製造装置の機種などによっては、加熱装置を設ける必要のない場合もある。
【符号の説明】
【０１１３】
１・・・ナノ繊維製造装置、１００・・・搬送装置、１０１・・・供給ローラー、１０２・・・巻き取りローラー、１０３，１０４，１０５，１０６・・・補助ローラー、１０７・・・第１テンションローラー、１０８・・・第２テンションローラー、１０９ａ，１０９ｂ・・・第１テンションローラー位置調整機構、１１０ａ，１１０ｂ・・・第２テンションローラー位置調整機構、１１１・・・巻き取りローラ駆動部、１１２・・・巻き取り量計測情報出力装置（レーザー距離センサー）、１１３・・・支持台、１１４・・・切断装置、１１５・・・押さえ板、１１６・・・カッター、１１７・・・加熱装置、２００・・・電界紡糸装置、２１０・・・筐体、２１１・・・絶縁部材、２１２・・・電界紡糸室、２２０・・・補助ベルト装置、２２１・・・補助ベルト、２３０・・・コレクター、２４０・・・ノズル、２５０・・・ノズルブロック、２５５…往復運動駆動部、２５６…間隔調整駆動部、２６０・・・電源装置、２７１〜２７７・・・管体、３００・・・主制御装置、３１０・・・搬送速度制御部、４００・・・ポリマー溶液供給装置、４１０・・・ポリマー溶液タンク、４２１〜４２７・・・ポリマー溶液流通パイプ、４３１〜４３７・・・ポリマー溶液供給量制御バルブ、ａ・・・搬送方向、Ｗ・・・長尺シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界紡糸装置及びナノ繊維製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、長尺シートの搬送方向に沿って設けられた電界紡糸装置によって電界紡糸を行うことによりナノ繊維を製造するナノ繊維製造装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図６は、従来のナノ繊維製造装置９００を説明するために示す図である。従来のナノ繊維製造装置９００は、図６に示すように、長尺シートＷを所定の搬送方向に沿って搬送する搬送装置９１０と、当該搬送装置９１０によって搬送されて行く長尺シートＷにポリマー溶液を吐出することによって長尺シートＷを電界紡糸する電界紡糸装置９２０とを備えている。
【０００４】
電界紡糸装置９２０は、コレクター９３０と、コレクター９３０に対向する位置に配設され、ポリマー溶液を吐出する複数のノズル９４０が所定の配列ピッチで２次元的に配置されたノズルブロック９５０と、コレクター９３０とノズルブロック９５０との間に高電圧を印加する電源装置９６０とを備える。
【０００５】
従来のナノ繊維製造装置９００においては、複数のノズル９４０は、ノズルブロック９５０に直接的に取り付けられており、ポリマー溶液タンク９７０に貯留されているポリマー溶液がノズルブロック９５０に流入したのちに各ノズル９４０に供給されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４４１４４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のナノ繊維製造装置９００においては、上記したように、複数のノズル９４０は、ノズルブロック９５０に直接的に取り付けられており、ポリマー溶液は、ノズルブロック９５０を介して各ノズル９４０に供給されるように構成されている。
【０００８】
このため、ノズル９４０の補修や交換などを行う場合、状況によっては、ノズルブロック９５０全体を電界紡糸装置９２０から外す必要が生じる場合もあり、メンテナンスが容易ではないといった課題があり、また、ポリマー溶液の供給の仕方を多様に設定することができないといった課題もある。
【０００９】
そこで、本発明は、ノズルのメンテナンスを容易なものとするとともにポリマー溶液の供給の仕方を多様に設定可能とする電界紡糸装置及びナノ繊維製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
[１]本発明の電界紡糸装置は、コレクターと、前記コレクターに対向する位置に設けられ、ポリマー溶液を吐出する複数のノズルが２次元的に配置されたノズルブロックと、前記コレクターと前記ノズルとの間に高電圧を与える電源装置とを備え、前記コレクターと前記ノズルとの間を所定の搬送方向に搬送されて行く長尺シートに前記ポリマー溶液を吐出することによってナノ繊維を堆積させる電界紡糸装置であって、前記ノズルブロックは、前記長尺シートの幅方向に沿って配設され、一方の端部が閉塞端となっていて他方の端部がポリマー溶液供給口となっている管体を前記長尺シートの搬送方向に沿って複数本有し、前記複数の管体の各管体には、前記ノズルが前記各管体の長手方向に沿って所定数ずつ取り付けられており、かつ、前記各管体の各ポリマー溶液供給口には、前記ポリマー溶液を流通させるためのポリマー溶液流通パイプが接続されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電界紡糸装置によれば、ノズルブロックの内部に配設された複数の管体にノズルを取り付けた構成としている。従って、ノズルの補修や交換などを行う場合、管体単位でノズルの補修や交換などを行うことができるため、ノズルのメンテナンスを容易なものとすることができる。また、例えば、長尺シートの幅方向のノズルごとにポリマー溶液の供給量を制御するというように、ポリマー溶液の供給の仕方を多様に設定することができる。
【００１２】
[２]本発明の電界紡糸装置においては、前記各管体は、前記ノズルブロックに対して着脱自在に取り付けられていることが好ましい。
これにより、各管体をノズルブロックから容易に取り出すことができ、ノズルの補修や交換などを行う場合、管体単位でノズルの補修や交換などを容易に行うことができる。
【００１３】
[３]本発明の電界紡糸装置においては、前記ポリマー溶液流通パイプには、前記各管体ごとにポリマー溶液の供給量の制御を可能とするポリマー溶液供給量制御バルブが前記各管体に対応して設けられていることが好ましい。
【００１４】
このような構成を有することによって、各管体ごとにポリマー溶液の供給量の制御を可能とすることができる。なお、本発明において、「ポリマー溶液の供給量の制御を可能とする」というは、ポリマー溶液供給量制御バルブの開量をゼロから最大まで制御可能とすることを意味している。これにより、ポリマー溶液の供給量をゼロから最大値までの間で任意に制御可能とする。
【００１５】
[４]本発明の電界紡糸装置においては、前記各管体に取りつけられているノズルは、前記ノズルブロックを前記搬送方向に沿って見たときには、前記各管体に取り付けられている各ノズルによる搬送方向の列が、前記長尺シートの面と平行な平面上において前記搬送方向に対して所定角度の傾きを有する直線上に並ぶように前記各管体に取り付けられていることが好ましい。
【００１６】
各管体に取り付けられるノズルをこのような配列とすることによって、各管体の長手方向（長尺シートの幅方向）におけるノズルの取り付け位置が、隣り合う管体において、互いにずれた位置となるため、搬送方向に沿って搬送されて行く長尺シートに対してナノ繊維をむらなく均一に堆積させることができる。
【００１７】
[５]本発明の電界紡糸装置においては、前記ノズル及び各管体は導電性部材でなり、前記電源装置の正電極及び負電極のうちの一方の電極は、前記コレクターに接続され、前記電源装置の正電極及び負電極のうちの他方の電極は、前記各管体に接続され、前記各管体の側を接地電位としていることが好ましい。
【００１８】
このように、各管体側を接地電位としているため、各管体に電気的に接続されている構成要素（例えば、ノズルブロック、筐体をはじめとして「ノズルから吐出される前のポリマー溶液」、「ポリマー溶液を各管体に供給するためのポリマー溶液供給装置」など）」のすべてが接地電位となるため、これら各構成要素を高耐電圧仕様にする必要がなくなる。従って、これら各構成要素を高電圧仕様にものにすることに起因して電界紡糸装置の機構が複雑化してしまうということがなくなる。なお、「ポリマー溶液を各管体に供給するためのポリマー溶液供給装置」には、ポリマー溶液タンク、ポリマー溶液流通パイプ及びポリマー溶液供給量制御バルブなどが含まれている。
【００１９】
[６］本発明の電界紡糸装置においては、前記長尺シートの幅方向に沿って前記ノズルブロックを所定の周期で往復運動させる往復運動駆動部をさらに有することが好ましい。
【００２０】
このような往復運動駆動部を有することにより、ノズルブロックを長尺シートの幅方向に沿って往復運動させることができる。この場合、往復運動周期を適切な周期となるように制御すれば、搬送方向に搬送されて行く長尺シートに対し、各ノズルの吐出位置が他のノズルの吐出位置にできるだけ重複しないようにすることができる。これによって、長尺シートＷにおけるポリマー繊維の堆積量を均一化することができる。
【００２１】
[７]本発明の電界紡糸装置においては、前記ノズルブロックと前記コレクターとの間隔を調整可能するように前記ノズルブロックを駆動させる間隔調整駆動部をさらに備えることが好ましい。
【００２２】
このような間隔調整駆動部を有することにより、ノズルブロックとコレクターとの間隔を調整することができる。この場合、電界紡糸を開始する前に、コレクターとノズルブロックとの間隔を最適な間隔に調整しておけば、ノズルブロックとコレクターとの距離が最適に設定された状態で電界紡糸を行うことができる。なお、コレクターとノズルブロックとの間隔は、電界紡糸装置の紡糸条件、ポリマー溶液の種類、ナノ繊維の平均直径、ナノ繊維不織布の厚さなどを考慮して決定することができる。
【００２３】
[８]本発明のナノ繊維製造装置は、長尺シートを所定の搬送方向に搬送する搬送装置と、前記所定の搬送方向に搬送されていく長尺シートを電界紡糸する電界紡糸装置とを備えるナノ繊維製造装置であって、前記電界紡糸装置は、［１］〜［７］のいずれかに記載の電界紡糸装置であることを特徴とする。
【００２４】
本発明のナノ繊維製造装置によれば、本発明の電界紡糸装置を備えるため、所望の性能を有するナノ繊維を安定的に生産することが可能となる。
【００２５】
[９]本発明のナノ繊維製造装置においては、前記搬送装置は、前記長尺シートを供給する供給ローラーと、前記長尺シートを所定の搬送速度で搬送させるとともに前記電界紡糸装置でナノ繊維が堆積された長尺シートを巻き取る巻き取りローラーと、前記巻き取りローラーを駆動する巻き取りローラー駆動部と、前記電界紡糸装置よりも前記供給ローラー側及び前記巻き取りローラー側にそれぞれ設けられ、前記長尺シートに所定の張力を与えるための第１テンションローラー及び第２テンションローラーとを有することが好ましい。
【００２６】
このような構成を有することによって、長尺シートを搬送方向に沿って適切な張力で搬送させることができる。
【００２７】
[１０]本発明のナノ繊維製造装置においては、前記第１テンションローラーは、当該第１テンションローラーの一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする第１テンションローラー位置調整機構を有し、前記第２テンションローラーは、当該第２テンションローラーの一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする第２テンションローラー位置調整機構を有することが好ましい。
【００２８】
このような構成を有することにより、長尺シートの搬送方向のズレを修正することができるとともに、適切な張力となるように張力の調整も容易に行うことができる。
【００２９】
[１１]本発明のナノ繊維製造装置においては、前記搬送装置は、前記巻き取りローラーにおける前記ナノ繊維が堆積された長尺シートの巻き取り量を示す巻き取り量計測情報を出力する巻き取り量計測情報出力装置と、前記巻き取り量計測情報出力装置から出力された巻き取り量計測情報に基づいて前記巻き取りローラー駆動部を制御する搬送速度制御装置とをさらに有することが好ましい。
【００３０】
このような構成とすることにより、巻き取りローラーにおける「ナノ繊維が堆積された長尺シート」の巻き取り量が変化しても長尺シートの搬送速度を常に一定に保持することができる。
【００３１】
[１２]本発明のナノ繊維製造装置においては、前記搬送装置は、前記電界紡糸装置と巻き取りローラーとの間の所定位置に設けられ、前記ナノ繊維が堆積された長尺シートを当該長尺シートの幅方向に沿って切断するための切断装置をさらに有することが好ましい。
【００３２】
このような構成を有することにより、「ナノ繊維を堆積させた長尺シート」を巻き取りローラーによって所定量巻き取ったら、当該「ナノ繊維を堆積させた長尺シート」を所定位置で切断することができる。この場合、「ナノ繊維を堆積させた長尺シート」を巻き取っていない巻き取りローラーを新たに取り付けて、後続の「ナノ繊維を堆積させた長尺シート」の先端を当該巻き取りローラーに取り付ける。このような操作を繰り返すことにより、「ナノ繊維を堆積させた長尺シート」を所定の巻き取り量ごとに容易に取り出すことができる。
【００３３】
なお、本発明のナノ繊維製造装置によれば、高機能・高感性テキスタイルなどの衣料品、ヘルスケア、スキンケアなど美容関連用品、ワイピングクロス、フィルターなど産業資材、二次電池のセパレーター、コンデンサーのセパレーター、各種触媒の担体、各種センサー材料などの電子・機械材料、再生医療材料、バイオメディカル材料、医療用ＭＥＭＳ材料、バイオセンサー材料などの医療材料その他の幅広い用途に使用可能なナノ繊維を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態に係るナノ繊維製造装置１を説明するために示す図である。
【図２】図１における電界紡糸装置２００を取り出して示す拡大図である。
【図３】ノズルブロック２５０を説明するために示す図である。
【図４】ノズル２４０の配列を模式的に示す図である。
【図５】主制御装置３００の構成を説明するために示す図である。
【図６】従来のナノ繊維製造装置９００の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明のナノ繊維製造装置について、図に示す実施形態に基づいて説明する。
【００３６】
１．実施形態に係る電界紡糸装置及びナノ繊維製造装置
図１は、実施形態に係るナノ繊維製造装置１を説明するために示す図である。図１（ａ）はナノ繊維製造装置１の正面図であり、図１（ｂ）はナノ繊維製造装置１の平面図である。なお、図１においては、実施形態に係るナノ繊維製造装置１を説明する際に必要な構成要素が示されており、ナノ繊維製造装置を構成する筐体などの図示は省略されている。また、図１（ａ）においては、一部の部材は断面図で示している。
【００３７】
図２は、図１における電界紡糸装置２００を取り出して示す拡大図である。
図３は、ノズルブロック２５０を説明するために示す図である。図３（ａ）はノズルブロック２５０の蓋体２５１を取り外した場合の斜視図であり、図３（ｂ）はノズルブロック２５０の蓋体２５１を取り付けた場合の斜視図である。図４は、ノズル２４０の配列を模式的に示す図である。図５は、主制御装置３００を説明するために示す図である。
【００３８】
実施形態に係るナノ繊維製造装置１は、図１に示すように、長尺シートＷを所定の搬送方向ａに搬送する搬送装置１００と、搬送方向ａに沿って搬送されて行く長尺シートＷを電界紡糸する電界紡糸装置２００と、搬送装置１００の各動作部（後述する。）及び電界紡糸装置２００の各動作部を制御する主制御装置３００とを備える。
【００３９】
実施形態に係るナノ繊維製造装置１は、上記した各構成要素以外にも、長尺シートＷにナノ繊維を堆積させる際に発生する揮発性成分を燃焼して除去するＶＯＣ処理装置、電界紡糸装置２００に異常が検出された場合、電界紡糸装置２００における電界紡糸室２１２に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置などを備えるが、これらの図示は省略する。
【００４０】
搬送装置１００は、図１に示すように、電界紡糸される前の長尺シートＷを供給する供給ローラー１０１と、ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷを加熱する加熱装置１１７と、加熱装置１１７で加熱された「ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷ」を巻き取る巻き取りローラー１０２とを有する。なお、加熱装置１１７の加熱温度は、長尺シートＷやナノ繊維の種類によって異なるが、例えば、「ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷ」を５０℃〜３００℃の温度に加熱することができる。また、「ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷ」を加熱した状態のものをナノ繊維不織布と呼ぶこともある。
【００４１】
また、搬送装置１００は、供給ローラー１０１と巻き取りローラー１０２との間に設けられる補助ローラー１０３，１０４，１０５，１０６と、電界紡糸装置２００よりも供給ローラー１０１側及び巻き取りローラー１０２側にそれぞれ設けられ、長尺シートＷに所定の張力を与えるための第１テンションローラー１０７及び第２テンションローラー１０８と、第１テンションローラー１０７の一方の端部及び他方の端部にそれぞれ設けられ、第１テンションローラー１０７の位置調整を行うための第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂと、第２テンションローラー１０８の一方の端部及び他方の端部にそれぞれ設けられ、第２テンションローラー１０８の位置調整を行うための第２テンションローラー位置調整機構１１０ａ，１１０ｂとを有する。
【００４２】
また、搬送装置１００は、巻き取りローラー１０２を駆動する巻き取りローラー駆動部１１１と、巻き取りローラー１０２の巻き取り量を計測するための情報（巻き取り量計測情報という。）を出力する巻き取り量計測情報出力装置１１２と、加熱装置１１７と巻き取りローラー１０２との間に設けられ、加熱装置１１７で加熱された「ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷ」すなわちナノ繊維不織布を一方の面側（下面側）から支える支持台１１３と、支持台１１３上に存在するナノ繊維不織布を当該ナノ繊維不織布の幅方向に沿って切断するための切断装置１１４とを有している。
【００４３】
巻き取り量計測情報出力装置１１２としては、例えば、レーザー距離センサーなどを用いることができる。巻き取り量計測情報出力装置１１２としてレーザー距離センサーを用いる場合、レーザー距離センサーによって巻き取りローラー１０２に巻き取られたりナノ繊維不織布の径を計測し、その計測結果を巻き取り量計測情報として主制御装置３００の搬送速度制御部３１０（図５参照。）に送る。また、切断装置１１４は、ナノ繊維不織布を切断する際に、ナノ繊維不織布を支持台１１３上で押さえる押さえ板１１５と、ナノ繊維不織布を当該ナノ繊維不織布の幅方向に切断するカッター１１６とを有している。
【００４４】
第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂは、第１テンションローラー１０７の一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする機構を有している。
第２テンションローラー位置調整機構１１０ａ，１１０ｂは、第２テンションローラー１０８の一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする機構を有している。
【００４５】
第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂは、第１テンションローラー１０一方の端部及び他方の端部ごとに設けられたハンドルなどの操作部を操作することによって、第１テンションローラー１０７の各端部を各端部ごとに独立して垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の方向に各端部を移動させることができるものであり、それによって、第１テンションローラー１０７の傾きを所定範囲で調整可能とするものである。第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂも第２テンションローラー１０８に対して同様の操作を行うことができる。
【００４６】
第１テンションローラー１０７及び第２テンションローラー１０８に、このような第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂ及び第２テンションローラー位置調整機構１１０ａ，１１０ｂが設けられていることにより、電界紡糸装置２００を通過する長尺シートＷの張力を適切な張力とすることができる。また、搬送方向ａに対する長尺シートＷの幅方向の「ずれ」、すなわち、長尺シートＷが幅方向（ｙ軸に沿った方向）にずれた場合の「ずれ」を補正することができる。これにより、長尺シートＷを電界紡糸する上で最適な搬送状態で搬送させることができる。
【００４７】
搬送速度制御部３１０は、巻き取り量計測情報に基づいて、長尺シートＷの搬送速度が所定速度（一定速度）となるように巻き取りローラー駆動部１１１を制御する。すなわち、搬送速度制御部３１０は、巻き取り量計測情報出力装置１１２から送られてきた巻取り量計測情報に基づいて、長尺シートＷの搬送速度が所定速度（一定速度）となるように巻き取りローラー駆動部１１１を制御する。
【００４８】
電界紡糸装置２００は、図１及び図２に示すように、導電性を有する筐体２１０と、長尺シートＷが搬送されるのを補助する補助ベルト装置２２０と、筐体２１０に絶縁部材２１１を介して取り付けられたコレクター２３０と、コレクター２３０に対向する位置に設けられ、ポリマー溶液を吐出する複数のノズル２４０を有するノズルブロック２５０と、コレクター２３０とノズル２４０との間に高電圧（例えば１０ｋＶ〜８０ｋＶ）を印加する電源装置２６０と、コレクター２３０とノズルブロック２５０とを覆う所定の空間を画定する電界紡糸室２１２とを有する。
また、電界紡糸装置２００は、図１及び図２では図示されていないが、ポリマー溶液をノズル２４０に供給するポリマー溶液供給装置４００を有している（図３参照。）。
【００４９】
なお、絶縁部材２１１は、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、非晶ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、液晶ポリマー、ポロブロビレン、高密度ポリエチレン又はポリエチレンを好ましく用いることができる。
【００５０】
補助ベルト装置２２０は、図１及び図２に示すように、長尺シートＷの搬送速度に同期して回転する補助ベルト２２１と、補助ベルト２２１を回転駆動させる駆動ローラー２２２と、駆動ローラー２２２により補助ベルト２２１が回転することによって回転する従動ローラー２２３とを有している。
なお、図１及び図２においては、左側のローラーを駆動ローラー２２２とし、右側のローラーを従動ローラー２２３としているが、逆であってもよく、また、２つのローラーの回転を同期させることができれば、両方とも駆動ローラーとしてもよい。
【００５１】
補助ベルト２２１は、絶縁性かつ多孔性のエンドレスベルトからなる。また、補助ベルト２２１は、０．７ｍｍ〜１０．０ｍｍの厚さを有するポリマー基材からなることが好ましい。ポリマーとしては、ポリマーとしては、ポリエチレン、ポリアセチレン、ポリウレタン、ポリプロピレン、ナイロンなどのポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、非晶ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、液晶ポリマーなどを好ましく用いることができる。
【００５２】
補助ベルト装置２２０は、補助ベルト２２１がコレクター２３０を囲むように配設されている。そして、長尺シートＷは、補助ベルト２２１の外周側に接触した状態で、駆動ローラー２２２側で折り返されて搬送される。
【００５３】
このように、コレクター２３０と長尺シートＷとの間に補助ベルト２２１が配設されていることにより、長尺シートＷは、正側の高電圧が印加されているコレクター２３０に引き寄せられることなくスムーズに搬送されるようになる。また、補助ベルト２２１は、絶縁性かつ多孔性のエンドレスベルトからなるため、コレクター２３０とノズル２４０との間に形成される電界分布に大きな影響を与えることもない。
【００５４】
また、補助ベルト２２１の幅は、コレクター２３０の幅よりも広いものを用いる。これにより、長尺シートＷとコレクター２３０との間に補助ベルト２２１が確実に存在するようになり、長尺シートＷがコレクター２３０に引き寄せられたり、長尺シートＷの円滑な搬送が妨げられたりすることを確実に防止することが可能となる。
【００５５】
ノズルブロック２５０は、図３に示すように、一方の端部が閉塞端となっていて他方の端部がポリマー溶液供給口となっている複数本（７本とする。）の管体２７１〜２７７を有している。管体２７１〜２７７は、個々の管体が長尺シートＷの幅方向に沿って配設されている。すなわち、管体２７１〜２７７は、個々の管体が図３におけるｙ−ｙ’方向に沿って配設されている。なお、管体２７１〜２７７は、各管体がノズルブロック２５０に対して着脱自在に取り付けられている。
【００５６】
これら管体２７１〜２７７には、各管体ごとに当該管体の長手方向に沿って所定数のノズル２４０が所定ピッチごとに取り付けられている。なお、ノズル２４０及び管体２７１〜２７７は、例えば、銅、ステンレス鋼、アルミニウムなど導電部材でなり、ノズル２４０は管体２７１〜２７７に対して電気的に接続された状態で管体２７１〜２７７に取り付けられている。
【００５７】
ポリマー溶液供給装置４００は、図３に示すように、ポリマー溶液を貯留するポリマー溶液タンク４１０と、ポリマー溶液タンク４１０に貯留されているポリマー溶液を各管体２７１〜２７７まで流通させる７本のポリマー溶液流通パイプ４２１〜４２７とを有する。また、ポリマー溶液タンク４１０のポリマー溶液を各管体２７１〜２７７に所定の圧力を加えた状態で供給可能とするためのポリマー溶液供給ポンプ（図示せず。）も設けられている。
【００５８】
ポリマー溶液流通パイプ４２１〜４２７には、ポリマー溶液の供給量の制御を可能とするためのポリマー溶液供給量制御バルブ４３１〜４３７が設けられている。なお、「ポリマー溶液の供給量の制御を可能とする」というは、ポリマー溶液供給量制御バルブ４３１〜４３７の開量をゼロから最大まで制御可能とすることを意味している。これにより、ポリマー溶液の供給量をゼロから最大値までの間で任意に制御可能とする。
【００５９】
なお、図３において、ノズル２４０、管体２７１〜２７７、ポリマー溶液流通パイプ４２１〜４２７及びポリマー溶液供給量制御バルブ４３１〜４３７を示すそれぞれの符号は、図面の簡素化のために、各構成要素の一部のみに付されている。
【００６０】
また、各管体２７１〜２７７に取りつけられている各ノズル２４０は、ノズルブロック２５０を搬送方向ａに沿って見たときには、図４に示すように、各管体２７１〜２７７に取り付けられているノズル２４０の搬送方向ａの列が、長尺シートＷの面と平行な平面上において搬送方向ａに対して所定角度θの傾きを有する直線Ｌ１，Ｌ２，・・・に並ぶように各管体２７１〜２７７に取り付けられている。
【００６１】
各ノズル２４０がこのような配列となるように各ノズル２４０を各管体２７１〜２７７に取り付けることによって、各管体２７１〜２７７の長手方向（長尺シートＷの幅方向）におけるノズル２４０の取り付け位置が、隣り合う管体において、互いにずれた位置となるため、搬送方向ａに沿って搬送されて行く長尺シートＷに対してナノ繊維をむらなく均一に堆積させることができる。
【００６２】
また、ノズルブロック２５０は、図２に示すように、ポリマー溶液を各ノズル２４０の吐出口から上向きに吐出するように電界紡糸装置２００の電界紡糸室２１２に設置されている。そして、各ノズル２４０の吐出口からポリマー溶液をオーバーフローさせながら各ノズル２４０の吐出口から所定のポリマー溶液を吐出して長尺シートＷを電界紡糸して長尺シートＷにナノ繊維を堆積させる。
【００６３】
このため、ノズルブロック２５０は、オーバーフローしたポリマー溶液を貯留可能な容器状をなしており、ノズルブロック２５０の底面には、ポリマー溶液を排出するためのポリマー溶液排出口２５３（図３参照。）が設けられている。このポリマー溶液排出口２５３には、ポリマー溶液排出用パイプ２５４が接続されている。なお、ポリマー溶液排出口から排出されたポリマー溶液を回収してナノ繊維の原料として再利用することも可能である。
【００６４】
また、ノズルブロック２５０は、図３（ｂ）に示すように、上端開口面が蓋体２５１によって覆われた状態で用いられる。なお、蓋体２５１には、各ノズル２４０を上方に突出させるためのノズル貫通孔２５２が各ノズル２４０に対応して設けられている。
【００６５】
また、ノズルブロック２５０は、往復運動駆動部２５５（図５参照。）によって、長尺シートＷの幅方向に往復運動可能となっているとともに間隔調整駆動部２５６（図５参照。）によってコレクター２３０との間隔を調整可能としている。これら往復運動駆動部２５５及び間隔調整駆動部２５６は、主制御装置３００によって制御される。なお、ノズルブロック２５０を長尺シートＷの幅方向に往復運動させるための機構及びコレクター２３０との間隔を調整するための機構は、公知の機構を用いることができるので、これら各機構の具体的な構造などは図示及び説明を省略する。
【００６６】
ところで、電源装置２６０は、コレクター２３０と各ノズル２４０との間に所定の電圧を与えるものであるが、コレクター２３０と各ノズル２４０との間に所定の電圧を与えるために、実施形態に係る電界紡糸装置２００においては、電源装置２６０の一方の電極（正極とする。）は、コレクター２３０に接続し、他方の電極（負極とする。）は、ノズル２４０ではなく管体２７１〜２７７に接続するようにしている。そして、ノズル２４０側すなわち管体２７１〜２７７側が接地電位となるようにしている。
【００６７】
なお、ノズルブロック２５０が導電性を有する部材でなり、かつ、当該ノズルブロック２５０と管体２７１〜２７７とが電気的に接続された状態となっていれば、電源装置２６０の負極はノズルブロック２５０に接続するようにしてもよく、また、ノズルブロック２５０と筐体２１０とが電気的に接続された状態となっていれば、電源装置２６０の負極は筐体２１０に接続するようにしてもよい。いずれも場合であっても、ノズル２４０側すなわち管体２７１〜２７７側、ノズルブロック２５０側又は筐体２１０側が接地電位となるようにする。
【００６８】
このように、ノズル２４０側すなわち管体２７１〜２７７側、ノズルブロック２５０側又は筐体２１０側が接地電位となるようにすることによって、ノズル２４０、管体２７１〜２７７、ノズルブロック２５０及び筐体２１０をはじめとして、ノズル２４０から吐出される前のポリマー溶液、ポリマー溶液供給装置４００のすべてが接地電位となる。
これにより、電界紡糸装置２００及びナノ繊維製造装置１を操作する操作者の安全を確保することができるとともに、ポリマー溶液供給装置４００を高耐電圧仕様とする必要がなくなる。
【００６９】
上記のように構成された電界紡糸装置２００は、温度２０℃〜４０℃、湿度２０％〜６０％の雰囲気に調整された部屋に設置されることが好ましい。
【００７０】
主制御装置３００は、電界紡糸装置２００及び搬送装置１００を制御する機能を有している。具体的には、図５に示すように、巻き取り量計測情報に基づいて搬送速度を制御する搬送速度制御部３１０と、ノズルブロック２５０を往復運動させるための往復運動駆動部２５５を制御する往復運動制御部３２０と、ノズルブロック２５０の間隔調整を行うための間隔調整駆動部２５６を制御する間隔調整制御部３３０とを有する。
【００７１】
また、主制御装置３００は、これらの制御のほかに、電界紡糸装置２００においては電源装置２６０及び補助ベルト装置２２０の制御を行う機能を有し、搬送装置１００においては、加熱装置１１７を制御する機能を有している。また、ナノ繊維製造装置１全体で考えた場合においては、ＶＯＣ処理装置（図示せず。）、不活性ガス制御装置（図示せず。）などを制御する機能をも有している。
【００７２】
また、第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂ、第２テンションローラー位置調整機構１１０ａ，１１０ｂ、切断装置１１４などにモーターなどの駆動部を設ければ、第１テンションローラー１０７、第２テンションローラー１０８の位置制御及び切断装置１１４の切断制御を主制御装置３００によって行うことも可能である。なお、切断装置１１４の切断制御を行う場合には、ナノ繊維不織布の巻き取り量が所定量に達したら、電界紡糸装置２００による電界紡糸動作を停止するとともに巻き取りローラー１０２によるナノ繊維不織布の巻き取りなど長尺シートＷの搬送動作を停止した状態で、押さえ板１１５及びカッター１１６を動作させるための信号を出力する。カッター１１６によりナノ繊維不織布を切断する際は、押さえ板１１５でナノ繊維不織布を押さえた状態としてカッター１１６によりナノ繊維不織布を切断する。
【００７３】
２．実施形態に係るナノ繊維製造装置を用いたナノ繊維製造方法
以下、上記のように構成された実施形態に係るナノ繊維製造装置１を用いてナノ繊維不織布を製造する方法について説明する。
【００７４】
まず、長尺シートＷを搬送装置１００にセットし、その後、長尺シートＷを供給ローラーから供給しながら巻き取りローラー１０２で巻き取ることにより、所定の搬送速度で搬送させる。そして、電界紡糸装置２００において、各管体２７１〜２７７に取り付けられている各ノズル２４０から長尺シートＷにポリマー溶液を吐出することによってナノ繊維を順次堆積させる。
【００７５】
なお、このような動作を開始する前に、コレクター２３０とノズルブロック２５０との間隔を間隔調整駆動部２５６によって最適な間隔に調整することができる。コレクター２３０とノズルブロック２５０との間隔は、電界紡糸装置２００の紡糸条件、ポリマー溶液の種類、ナノ繊維の平均直径、製造すべきナノ繊維不織布の厚さなどを考慮して決定することができる。これにより、ノズルブロック２５０とコレクター２３０との間隔が最適に設定された状態のもとで電界紡糸を行うことができる。
【００７６】
また、長尺シートＷにナノ繊維を順次堆積させる動作を行う際には、往復運動駆動部２５５によって、ノズルブロック２５０を長尺シートＷの幅方向に往復運動させながら長尺シートＷにポリマー溶液を吐出する動作を行う。なお、往復運動駆動部２５５の往復運動周期は、ノズル２４０の配列ピッチと、長尺シートＷの搬送速度とに基づいて設定する。すなわち、搬送方向ａに搬送されて行く長尺シートＷに対し、各ノズル２４０の吐出位置が他のノズルの吐出位置とできるだけ重複しないように往復運動周期を設定する。これによって、長尺シートＷにおけるポリマー繊維の堆積量を均一化することができる。
【００７７】
このようにして、長尺シートＷにポリマー繊維を堆積させたのち、「ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷ」を加熱装置１１７で加熱することによってナノ繊維不織布を製造することができる。
【００７８】
このようにして製造されたナノ繊維不織布は、巻き取りローラー１０２によって巻き取られる。このとき、巻き取り量計測情報出力装置１１２が、巻き取りローラー１０２に巻き取られたナノ繊維不織布の巻き取り量を計測し、その計測結果を巻き取り量計測情報として主制御装置３００の搬送速度制御部３１０に出力する。搬送速度制御部３１０は、巻き取り量計測情報に基づいて、長尺シートＷの搬送速度が一定速度となるように巻き取りローラー駆動部１１１を制御する。
【００７９】
また、巻き取り量が所定量となった場合には、切断装置１１４によりナノ繊維不織布を切断することができる。切断装置１１４によりナノ繊維不織布を切断する際には、押さえ板１１５によってナノ繊維不織布を押さえた状態として、カッター１１６により切断する。ナノ繊維不織布を切断する際は、電界紡糸装置２００による電界紡糸動作を停止するとともに巻き取りローラー１０２によるナノ繊維不織布の巻き取りなど長尺シートＷの搬送動作を停止した状態で行う。
【００８０】
これにより、巻き取りローラー１０２には所定量のナノ繊維不織布が巻き取られた状態となる。そして、ナノ繊維不織布が巻き取られていない巻き取りローラー１０２をセットして、後続のナノ繊維不織布の先端を、巻き取りローラー１０２に巻き付けて、順次製造されてくるナノ繊維不織を巻き取って行く。このような操作を順次行うことにより、所定の巻き取り量だけ巻き取られたナノ繊維不織布を次々と製造することができる。
【００８１】
なお、切断装置１１４による切断動作は、主制御装置３００によって自動的に切断動作させることも可能である。すなわち、主制御装置３００では、ナノ繊維不織布の巻き取り量が所定量に達したら、電界紡糸装置２００による電界紡糸動作を停止するとともに巻き取りローラー１０２によるナノ繊維不織布の巻き取りなど長尺シートＷの搬送動作を停止した状態で、押さえ板１１５及びカッター１１６を動作させるための信号を出力する。カッター１１６によりナノ繊維不織布を切断する際は、押さえ板１１５でナノ繊維不織布を押さえた状態としてカッター１１６によりナノ繊維不織布を切断する。これにより、切断動作を自動的に行うことができる。
【００８２】
また、ナノ繊維不織布の製造を行っている途中で、長尺シートＷの張力の調整や長尺シートＷの幅方向の位置を調整する必要が生じた場合には、第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂ及び第２テンションローラー位置調整機構１１０ａ，１１０ｂを適宜調整することによって長尺シートＷを最適な張力とすることができるとともに、長尺シートＷの幅方向の位置を最適な位置とすることができる。
【００８３】
ここで、実施形態に係るナノ繊維製造方法における紡糸条件を例示的に示す。長尺シートＷとしては、各種材料からなる不織布、織物、編物などを用いることができる。長尺シートＷの厚さは、例えば５μｍ〜５００μｍのものを用いることができる。
【００８４】
ナノ繊維の原料となるポリマーとしては、例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸グリコール酸（ＰＬＧＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、シルク、セルロース、キトサンなどを用いることができる。
【００８５】
ポリマー溶液に用いる溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、メチルエチルケトン、クロロホルム、アセトン、水、蟻酸、酢酸、シクロヘキサン、ＴＨＦ、デカヒドロナフタレン（Ｄｅｃａｌｉｎ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＡｃ）などを用いることができる。複数種類の溶媒を混合して用いてもよい。ポリマー溶液には、導電性向上剤などの添加剤を含有させてもよい。
【００８６】
また、長尺シートＷの搬送速度は、例えば５ｍｍ／分〜１０ｍ／分に設定することができる。コレクター２３０と管体２７１〜２７７とに印加する電圧は、１０ｋＶ〜８０ｋＶに設定することができる。
また、電界紡糸装置２００における電界紡糸室２１２の温度は、例えば２０℃〜４０℃に設定することができる。電界紡糸室２１２の湿度は、例えば２０％〜６０％に設定することができる。
【００８７】
ところで、電界紡糸を行った際に、ノズル２４０からオーバーフローしたポリマー溶液は、ポリマー溶液排出口２５３からポリマー溶液排出用パイプ２５４を介して排出されるが、排出されたポリマー溶液を回収してナノ繊維の原料として再利用する場合には、図示しないポリマー溶液回収装置を設けることによって、再利用することができる。
【００８８】
例えば、回収したポリマー溶液をポリマー溶液回収装置の再生タンクに移送した後、回収したポリマー溶液の組成を測定し、当該測定結果に応じてポリマー溶液に溶媒その他の必要な成分を添加するといった処理を行うことで、回収したポリマー溶液を元のポリマー溶液（ポリマー溶液タンク４１０に貯留されているポリマー溶液）の組成と同じか極めて近い組成を有するポリマー溶液に再生することが可能となる。
【００８９】
３．実施形態に係る電界紡糸装置及びナノ繊維製造装置の効果
実施形態に係る電界紡糸装置２００によれば、各ノズル２４０は、ノズルブロック２５０に直接的に取り付けられているのではなく、所定数ずつ各管体２７１〜２７７に取り付けられている。このため、ノズル２４０の補修や交換などを行う場合には、ノズルの補修や交換を行うべき管体のみをノズルブロック２５０から取り外して行えばよい。これにより、管体単位でノズルの補修や交換が可能となるため、メンテナンスが容易となる。また、例えば、長尺シートの幅方向のノズルごとにポリマー溶液の供給量を制御するというように、ポリマー溶液の供給の仕方を多様に設定することができる。
【００９０】
なお、各管体２７１〜２７７ごとにポリマー溶液の供給量を制御する際は、各管体２７１〜２７７に対応して設けられているポリマー溶液供給量制御バルブ４３１〜４３７によって容易に行うことができる。なお、必要に応じて、ある特定の管体に対してはポリマー溶液を供給しないようにすることも可能である。このように、実施形態に係る電界紡糸装置２００によれば、ポリマー溶液の供給の仕方を多様に設定することができる。
【００９１】
また、各管体２７１〜２７７に取り付けられるノズル２４０は、図４に示すように、搬送方向ａに対して所定角度θの傾きを有する直線Ｌ１，Ｌ２，・・・に並ぶように各管体２７１〜２７７に取り付けられている。このため、ノズル２４０は、各管体２７１〜２７７の長手方向において互いにずれた位置となることから、長尺シートＷにむらなくポリマー溶液を吐出することができ、均一な厚さを有する高品質なナノ繊維を製造することができる。
【００９２】
また、実施形態に係る電界紡糸装置２００によれば、ノズル２４０側すなわち管体２７１〜２７７側、ノズルブロック２５０側又は筐体２１０側を接地電位としているため、ノズルブロック２５０、筐体２１０をはじめとして、各ノズル２４０から吐出される前のポリマー溶液、ポリマー溶液供給装置４００のすべてが接地電位となる。このため、電界紡糸装置２００及びナノ繊維製造装置１を操作する操作者の安全を確保することができるとともに、これら各構成要素を高耐電圧仕様にする必要がなくなる。
【００９３】
また、実施形態に係る電界紡糸装置２００によれば、長尺シートＷの幅方向に沿ってノズルブロック２５０を所定の周期で往復運動可能としているため、長尺シートＷにおけるナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。また、ノズルブロック２５０とコレクター２３０との間隔を調整可能としているため、最適な条件で電界紡糸を行うことが可能となる。
【００９４】
また、実施形態に係るナノ繊維製造装置１によれば、第１テンションローラー１０７及び第２テンションローラー１０８の各端部の位置を調整可能としているため、第１テンションローラー１０７と第２テンションローラー１０８との間の長尺シートＷの張力を適切な張力に設定することが可能であることは勿論、搬送方向ａに対する長尺シートＷの幅方向の「ずれ」などの修正も容易に行うことができ、長尺シートＷを常に適切な状態で搬送させることができる。それによって、均一な厚さを有する高品質なナノ繊維不織布を製造することができる。
【００９５】
また、実施形態に係るナノ繊維製造装置１によれば、巻き取りローラー１０２に巻き取られたナノ繊維不織布の巻き取り量を計測して、計測された巻き取り量に基づいて搬送速度を制御するようにしているので、電界紡糸装置２００を通過する長尺シートＷの搬送速度を一定速度に保持することができ、それによって、均一な厚さを有する高品質なナノ繊維不織布を製造することができる。
【００９６】
また、実施形態に係るナノ繊維製造装置１によれば、加熱装置１１７と巻き取りローラー１０２との間に切断装置１１４が設けられているため、巻き取りローラーに所定量のナノ繊維不織布が巻き取られたら、当該ナノ繊維不織布を切断することができる。この場合、ナノ繊維不織布が巻き取られていない巻き取りローラーを取り付けて、後続のナノ繊維不織布の先端を当該巻き取りローラーに接続する。このような操作を繰り返すことにより、所定量の巻き取りが終了したナノ繊維不織布を容易に取り出すことができる。
【００９７】
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形実施が可能であり、例えば、下記に示すような変形も可能である。
【００９８】
（１）上記実施形態では、管体の数は７本（管体２７１〜２７７）としたが、７本に限られるものではない。また、各管体に取り付けられるノズルの数は、必ずしも各管体において同数である必要もない。
【００９９】
（２）上記実施形態では、各管体２７１〜２７７は、長尺シートＷと平行な平面上において搬送方向ａに対して必ずしも直交するように配設する必要はなく、搬送方向ａに対して多少の傾きを有した状態で配設するようにしてもよい。
【０１００】
（３）上記実施形態においては、電界紡糸装置２００が１台の場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、２台以上の電界紡糸装置を備えていてもよい。
【０１０１】
（４）上記実施形態においては、ノズル２４０が上向きとなっているノズルブロック２５０を有する電界紡糸装置２００を用いて本発明のナノ繊維製造装置を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ノズルが下向きとなっているノズルブロックを有する電界紡糸装置やノズルが横向きとなっているノズルブロックを有する電界紡糸装置を備えるナノ繊維製造装置に本発明を適用することもできる。
【０１０２】
（５）上記実施形態においては、電源装置２６０の正極がコレクター２３０に接続され、電源装置２６０の負極が管体２７１〜２７７に接続された場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電源装置２６０の負極がコレクター２３０に接続され、電源装置２６０の正極が管体２７１〜２７７に接続されていてもよい。
【０１０３】
（６）上記実施形態においては、電界紡糸を行っている際の異常発生時における対処方法については言及しなかったが、長時間にわたって電界紡糸装置２００を連続して運転するうちに、電界紡糸装置２００に異常が発生したような場合には、当該異常を即座に検出可能とする機能を持たせることも可能である。
【０１０４】
例えば、電源装置２６０には、電流量を計測し、当該計測値を主制御装置３００へ送信する機能を持たせるとともに、主制御装置３００には電源装置２６０の電流量が異常値であった場合には電源装置２６０を制御する機能を持たせるようにすることも可能である。
【０１０５】
これにより、コレクター２３０と管体２７１〜２７７との間に所定電圧を印加した状態で電界紡糸を行っているとき、電界紡糸装置２００に上限以上の電流が電源装置２６０から供給されていることを検知したときには、主制御装置３００は、電流供給を停止させるように、電源装置２６０を制御することが可能となる。また、逆に、電界紡糸装置２００に下限以下の電流が電源装置２６０から供給されていることを検知したときには、主制御装置３００は、異常である旨の警告信号を出すように電源装置２６０を制御することも可能である。
【０１０６】
なお、主制御装置３００が電源装置２６０に対して電流供給を停止させるように制御した場合には、主制御装置３００は、図示しない不活性ガス供給装置に対して、不活性ガスを電界紡糸装置２００の電界紡糸室２１２に供給させる信号を送信することとしてもよい。これにより、火災などの事故を未然に防ぐことができ、より一層安全性の高いナノ繊維製造装置を実現することが可能となる。
【０１０７】
（７）上記実施形態においては、ノズル２４０の形状などについては言及しなかったが、例えば、ノズル先端部がノズル２４０の中心軸に斜めに交わる平面に沿って切断した形状となっているようなノズルを用いることも可能である。ノズル先端部をこのような形状とすることによって、ノズル先端部からオーバーフローするポリマー溶液が、ノズル先端部で滞留することなく速やかに流れ落ちるようになる。このため、電界紡糸する過程でポリマー溶液から溶媒が揮発する量を極めて少なくすることができるとともに、ノズル２４０の吐出口の近傍において生成するポリマー固化物の量を極めて少なくすることができる。
【０１０８】
（８）上記実施形態においては、巻き取りローラー１０２に巻き取られたナノ繊維不織布の巻き取り量によって搬送速度を制御することによって、長尺シートＷの搬送速度を一定速度となるようにしたが、巻き取り量による搬送速度の制御に加えて、例えば、堆積されたナノ繊維の通気度又は堆積されたナノ繊維の厚さを計測して、その計測結果に基づいて搬送速度を適宜制御することもできる。この場合、堆積されたナノ繊維の通気度又は堆積されたナノ繊維の厚さが所定の値に可能な限り近づくように搬送速度を制御する。これにより、均一な通気度又は厚さを有するナノ繊維不織布を生産することが可能となる。
【０１０９】
なお、この場合のナノ繊維の通気度とは、長尺シートＷ上に堆積させたナノ繊維層と長尺シートＷとが積層された状態で通気度を計測した場合における通気度のことをいう。また、ナノ繊維の厚さとは、長尺シートＷ上に堆積させたナノ繊維層と長尺シートＷとが積層された状態で厚さを計測した場合における厚さのことをいう。
【０１１０】
（９）上記実施形態においては、１つの電界紡糸装置２００に１つのノズルブロックが配設された場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、１つの電界紡糸装置２００に２つ以上のノズルブロックを有する構成であってもよい。この場合、各ノズルブロックには、上記実施形態で説明したように、所定数のノズルを取り付けた所定本数の管体が配列される。また、各ノズルブロックごとに往復運動及びコレクター２３０との間の間隔調整を行うようにすることも可能である。
【０１１１】
なお、各ノズルブロックごとに往復運動させる場合には、各ノズルブロックを同じ周期で往復運動させることもできるし、各ノズルブロックを異なる周期で往復運動させることもできる。また、各ノズルブロックごとにコレクター２３０との間の間隔調整を行う場合には、各ノズルブロックを同じ間隔とすることもできるし、各ノズルブロックごとに異なった間隔に設定することもできる。
【０１１２】
（１０）上記実施形態においては、搬送装置１００には、加熱装置１１７を設けた場合を例示したが、製造するナノ繊維の種類やナノ繊維製造装置の機種などによっては、加熱装置を設ける必要のない場合もある。
【符号の説明】
【０１１３】
１・・・ナノ繊維製造装置、１００・・・搬送装置、１０１・・・供給ローラー、１０２・・・巻き取りローラー、１０３，１０４，１０５，１０６・・・補助ローラー、１０７・・・第１テンションローラー、１０８・・・第２テンションローラー、１０９ａ，１０９ｂ・・・第１テンションローラー位置調整機構、１１０ａ，１１０ｂ・・・第２テンションローラー位置調整機構、１１１・・・巻き取りローラ駆動部、１１２・・・巻き取り量計測情報出力装置（レーザー距離センサー）、１１３・・・支持台、１１４・・・切断装置、１１５・・・押さえ板、１１６・・・カッター、１１７・・・加熱装置、２００・・・電界紡糸装置、２１０・・・筐体、２１１・・・絶縁部材、２１２・・・電界紡糸室、２２０・・・補助ベルト装置、２２１・・・補助ベルト、２３０・・・コレクター、２４０・・・ノズル、２５０・・・ノズルブロック、２５５…往復運動駆動部、２５６…間隔調整駆動部、２６０・・・電源装置、２７１〜２７７・・・管体、３００・・・主制御装置、３１０・・・搬送速度制御部、４００・・・ポリマー溶液供給装置、４１０・・・ポリマー溶液タンク、４２１〜４２７・・・ポリマー溶液流通パイプ、４３１〜４３７・・・ポリマー溶液供給量制御バルブ、ａ・・・搬送方向、Ｗ・・・長尺シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コレクターと、前記コレクターに対向する位置に設けられ、ポリマー溶液を吐出する複数のノズルが２次元的に配置されたノズルブロックと、前記コレクターと前記ノズルとの間に高電圧を与える電源装置とを備え、前記コレクターと前記ノズルとの間を所定の搬送方向に搬送されて行く長尺シートに前記ポリマー溶液を吐出することによってナノ繊維を堆積させる電界紡糸装置であって、
前記ノズルブロックは、
前記長尺シートの幅方向に沿って配設され、一方の端部が閉塞端となっていて他方の端部がポリマー溶液供給口となっている管体を前記長尺シートの搬送方向に沿って複数本有し、前記複数の管体の各管体には、前記ノズルが前記各管体の長手方向に沿って所定数ずつ取り付けられており、かつ、前記各管体の各ポリマー溶液供給口には、前記ポリマー溶液を流通させるためのポリマー溶液流通パイプが接続されていることを特徴とする電界紡糸装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電界紡糸装置において、
前記各管体は、前記ノズルブロックに対して着脱自在に取り付けられていることを特徴とする電界紡糸装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電界紡糸装置において、
前記ポリマー溶液流通パイプには、前記各管体ごとにポリマー溶液の供給量の制御を可能とするポリマー溶液供給量制御バルブが前記各管体に対応して設けられていることを特徴とする電界紡糸装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の電界紡糸装置において、
前記各管体に取りつけられているノズルは、前記ノズルブロックを前記搬送方向に沿って見たときには、前記各管体に取り付けられている各ノズルによる搬送方向の列が、前記長尺シートの面と平行な平面上において前記搬送方向に対して所定角度の傾きを有する直線上に並ぶように前記各管体に取り付けられていることを特徴とする電界紡糸装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の電界紡糸装置において、
前記各ノズル及び各管体は導電性部材でなり、前記電源装置の正電極及び負電極のうちの一方の電極は、前記コレクターに接続され、前記電源装置の正電極及び負電極のうちの他方の電極は、前記各管体に接続され、前記各管体の側を接地電位としていることを特徴とする電界紡糸装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の電界紡糸装置において、
前記長尺シートの幅方向に沿って前記ノズルブロックを所定の周期で往復運動させる往復運動駆動部をさらに有することを特徴とする電界紡糸装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の電界紡糸装置において、
前記ノズルブロックと前記コレクターとの間隔を調整可能するように前記ノズルブロックを駆動させる間隔調整駆動部をさらに備えることを特徴とする電界紡糸装置。
【請求項８】
長尺シートを所定の搬送方向に搬送する搬送装置と、前記所定の搬送方向に搬送されていく長尺シートを電界紡糸する電界紡糸装置とを備えるナノ繊維製造装置であって、
前記電界紡糸装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の電界紡糸装置であることを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項９】
請求項８に記載のナノ繊維製造装置において、
前記搬送装置は、
前記長尺シートを供給する供給ローラーと、
前記長尺シートを所定の搬送速度で搬送させるとともに前記電界紡糸装置でナノ繊維が堆積された長尺シートを巻き取る巻き取りローラーと、
前記巻き取りローラーを駆動する巻き取りローラー駆動部と、
前記電界紡糸装置よりも前記供給ローラー側及び前記巻き取りローラー側にそれぞれ設けられ、前記長尺シートに所定の張力を与えるための第１テンションローラー及び第２テンションローラーと、
を有することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のナノ繊維製造装置において、
前記第１テンションローラーは、当該第１テンションローラーの一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする第１テンションローラー位置調整機構を有し、
前記第２テンションローラーは、当該第２テンションローラーの一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする第２テンションローラー位置調整機構を有することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のナノ繊維製造装置において、
前記搬送装置は、
前記巻き取りローラーにおける前記ナノ繊維が堆積された長尺シートの巻き取り量を示す巻き取り量計測情報を出力する巻き取り量計測情報出力装置と、
前記巻き取り量計測情報出力装置から出力された巻き取り量計測情報に基づいて前記巻き取りローラー駆動部を制御する搬送速度制御装置と、
をさらに有することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれかに記載のナノ繊維製造装置において、
前記搬送装置は、
前記電界紡糸装置と巻き取りローラーとの間の所定位置に設けられ、前記ナノ繊維が堆積された長尺シートを当該長尺シートの幅方向に沿って切断するための切断装置をさらに有することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項１】
コレクターと、前記コレクターに対向する位置に設けられ、ポリマー溶液を吐出する複数のノズルが２次元的に配置されたノズルブロックと、前記コレクターと前記ノズルとの間に高電圧を与える電源装置とを備え、前記コレクターと前記ノズルとの間を所定の搬送方向に搬送されて行く長尺シートに前記ポリマー溶液を吐出することによってナノ繊維を堆積させる電界紡糸装置であって、
前記ノズルブロックは、
前記長尺シートの幅方向に沿って配設され、一方の端部が閉塞端となっていて他方の端部がポリマー溶液供給口となっている管体を前記長尺シートの搬送方向に沿って複数本有し、前記複数の管体の各管体には、前記ノズルが前記各管体の長手方向に沿って所定数ずつ取り付けられており、かつ、前記各管体の各ポリマー溶液供給口には、前記ポリマー溶液を流通させるためのポリマー溶液流通パイプが接続されていることを特徴とする電界紡糸装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電界紡糸装置において、
前記各管体は、前記ノズルブロックに対して着脱自在に取り付けられていることを特徴とする電界紡糸装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電界紡糸装置において、
前記ポリマー溶液流通パイプには、前記各管体ごとにポリマー溶液の供給量の制御を可能とするポリマー溶液供給量制御バルブが前記各管体に対応して設けられていることを特徴とする電界紡糸装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の電界紡糸装置において、
前記各管体に取りつけられているノズルは、前記ノズルブロックを前記搬送方向に沿って見たときには、前記各管体に取り付けられている各ノズルによる搬送方向の列が、前記長尺シートの面と平行な平面上において前記搬送方向に対して所定角度の傾きを有する直線上に並ぶように前記各管体に取り付けられていることを特徴とする電界紡糸装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の電界紡糸装置において、
前記各ノズル及び各管体は導電性部材でなり、前記電源装置の正電極及び負電極のうちの一方の電極は、前記コレクターに接続され、前記電源装置の正電極及び負電極のうちの他方の電極は、前記各管体に接続され、前記各管体の側を接地電位としていることを特徴とする電界紡糸装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の電界紡糸装置において、
前記長尺シートの幅方向に沿って前記ノズルブロックを所定の周期で往復運動させる往復運動駆動部をさらに有することを特徴とする電界紡糸装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の電界紡糸装置において、
前記ノズルブロックと前記コレクターとの間隔を調整可能するように前記ノズルブロックを駆動させる間隔調整駆動部をさらに備えることを特徴とする電界紡糸装置。
【請求項８】
長尺シートを所定の搬送方向に搬送する搬送装置と、前記所定の搬送方向に搬送されていく長尺シートを電界紡糸する電界紡糸装置とを備えるナノ繊維製造装置であって、
前記電界紡糸装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の電界紡糸装置であることを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項９】
請求項８に記載のナノ繊維製造装置において、
前記搬送装置は、
前記長尺シートを供給する供給ローラーと、
前記長尺シートを所定の搬送速度で搬送させるとともに前記電界紡糸装置でナノ繊維が堆積された長尺シートを巻き取る巻き取りローラーと、
前記巻き取りローラーを駆動する巻き取りローラー駆動部と、
前記電界紡糸装置よりも前記供給ローラー側及び前記巻き取りローラー側にそれぞれ設けられ、前記長尺シートに所定の張力を与えるための第１テンションローラー及び第２テンションローラーと、
を有することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のナノ繊維製造装置において、
前記第１テンションローラーは、当該第１テンションローラーの一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする第１テンションローラー位置調整機構を有し、
前記第２テンションローラーは、当該第２テンションローラーの一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする第２テンションローラー位置調整機構を有することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のナノ繊維製造装置において、
前記搬送装置は、
前記巻き取りローラーにおける前記ナノ繊維が堆積された長尺シートの巻き取り量を示す巻き取り量計測情報を出力する巻き取り量計測情報出力装置と、
前記巻き取り量計測情報出力装置から出力された巻き取り量計測情報に基づいて前記巻き取りローラー駆動部を制御する搬送速度制御装置と、
をさらに有することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれかに記載のナノ繊維製造装置において、
前記搬送装置は、
前記電界紡糸装置と巻き取りローラーとの間の所定位置に設けられ、前記ナノ繊維が堆積された長尺シートを当該長尺シートの幅方向に沿って切断するための切断装置をさらに有することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【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２０１２−１６７４０８（Ｐ２０１２−１６７４０８Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３０３１１（Ｐ２０１１−３０３１１）
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（５０８２３１８２１）トップテック・カンパニー・リミテッド (40)
【氏名又は名称原語表記】ＴＯＰＴＥＣ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（５０８２３１８２１）トップテック・カンパニー・リミテッド (40)
【氏名又は名称原語表記】ＴＯＰＴＥＣ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
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