JP2009007716A - ナノファイバーの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円筒容器を簡単に着脱できるとともに高い芯出し精度の取付状態が得られ、かつ安定して強固な支持状態を得ることができるナノファイバーの製造装置を提供する。
【解決手段】周面に複数の小穴２を有する導電性の円筒容器１と、円筒容器１を回転駆動するモータ９と、円筒容器１内に溶媒に高分子物質を溶解した高分子溶液１２を供給する高分子溶液供給手段と、円筒容器１との間でナノファイバーを生成する場を形成するコレクタ２２と円筒容器１との間に高電圧を印加して電界を発生させる高電圧発生手段２３とを備えたナノファイバーの製造装置において、モータ９に連結されかつ回転自在に支持された回転軸７の先端部と、円筒容器１の一端壁の軸芯部に設けた結合ボス部４とを、テーパ嵌合により同心状態に芯出した状態で着脱可能に結合して円筒容器１を支持し、円筒容器１の他端に高分子溶液１２を供給する開口６を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、高分子物質から成るナノファイバーの製造装置に関するものである。

従来、高分子物質から成るサブミクロンスケールの直径を有するナノファイバーを製造する方法として、電荷誘導紡糸法（エレクトロスピニング法）が知られている。従来の電荷誘導紡糸法では、高電圧を印加した針状のノズルに高分子溶液を供給するように構成されており、針状のノズルから線状に流出した高分子溶液に電荷が帯電されることで、高分子溶液の溶媒蒸発に伴って帯電電荷間の距離が小さくなって作用するクーロン力が大きくなり、そのクーロン力が線状の高分子溶液の表面張力より勝った時点で線状の高分子溶液が爆発的に延伸される現象が生じ、この静電爆発と称する現象が、一次、二次、場合によっては三次等と繰り返されることで、サブミクロンの直径の高分子から成るナノファイバーが製造されるものである。

こうして製造されたナノファイバーを電気的に接地されたコレクタ上に収集・堆積させることで、立体的な網目を持つ３次元構造の薄膜を得ることができ、さらに厚く形成することでサブミクロンの網目を持つ高多孔性ウェブを製造することができる。こうして製造された高多孔性ウェブは、フィルタや電池のセパレータや燃料電池の高分子電解質膜や電極等に好適に適用することができるとともに、このナノファイバーから成る高多孔性ウェブを適用することによってそれぞれ性能を飛躍的に向上させることが期待できる。

ところで、従来の電荷誘導紡糸法では１本のノズルの先から１本から数本程度のナノファイバーしか製造されないので、ナノファイバー製造の生産性が上がらないという問題があった。そこで、ナノファイバーを多量に生成する方法として、複数のノズルを用いる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、一層生産性良くナノファイバーを製造するため、ノズルの配置間隔を小さくし、単位面積当たりのノズル本数を多くしようとすると、各ノズルから流出した高分子物質が同極の電荷を帯電しているため、互いに反発し合って中央部のノズルからの流出が阻害されるとともに、周辺部のノズルからの流出方向が外側に向き、コレクタ上でのナノファイバーの堆積分布が中央部で極端に少なく、周辺部に集中してしまい、均一な高分子ウェブを製造することができないという問題があった。

このような問題を解消するため、本出願人は先に、周面に複数の小穴を有する導電性の円筒容器の一端面に同一軸芯状に回転筒体を固定してその回転筒体を回転駆動可能に支持し、回転筒体内に挿通した溶液供給管を通して高分子溶液供給手段にて円筒容器内に高分子溶液を供給し、円筒容器に対してその軸心方向他端側に間隔をあけて配置した導電性のコレクタと円筒容器の間に高電圧を印加するとともに、回転筒体を回転駆動して円筒容器を回転させ、高分子溶液を小穴から線状に流出させるとともに電荷を帯電させ、線状の高分子溶液を遠心力と溶媒の蒸発に伴う静電爆発にて延伸させて高分子物質から成るナノファイバーを生成し、コレクタ上にナノファイバーを収集・堆積させるように構成したものを提案している（特願２００６−３１７００３号参照）。

一方、円筒容器を高速で回転させて遠心力で内部の流体を流出させる技術分野には遠心分離装置があり、その構成として、図７に示すように、円筒容器５１の上端を、軸受５３にて回転自在に支持されるとともに回転駆動手段５４に連結された回転軸５２に結合し、円筒容器５１の下端に形成した開口５５から、固形分を含有する原料液を供給するとともに、分離した固形物を排出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。なお、図７において、５６は開口５５から円筒容器５１内に原料液を供給する供液管、５７は円筒容器５１内で遠心力にて固形分と分離された原料液の上澄液を排出する分離液排出口、５８は円筒容器５１の内周に分離されて堆積・捕集された固形分を開口５５から流動させて排出するために固形分に向けて洗浄ノズル５９から洗浄液を吹き付ける洗浄管、６０は分離液を回収する環状回収ホッパー、６１は開口５５から排出された固形分を回収する回収ホッパーである。
特開２００２−２０１５５９号公報 特開平４−１３５６６２号公報

ところで、上記本出願人の先願に係る遠心力を利用したナノファイバーの製造装置において、実用化に向けて検討を重ねる過程で次のような課題があることが判明した。まず、円筒容器の周面に設けた複数の小穴から高分子溶液を流出させるので、その小穴に目詰まりを発生することがあり、定期的に清掃を行う必要があるため、円筒容器を容易に取り外せる構造とする必要がある。また、大きな遠心力が得られるように円筒容器を高速回転させるため、取付後に煩雑な調整作業を行わずに回転中心が高精度に芯出しされる必要がある。しかも、円筒容器の何れか一方の端面には高分子溶液を供給する開口を形成するために片持支持する必要があり、片持支持構成でも長期にわたって安定して強固に支持できる構造にする必要がある。

しかしながら、上記本出願人が先に提案したナノファイバーの製造装置の構成や、特許文献２に記載された遠心分離装置の技術をナノファイバーの製造装置に適用した構成においては、回転筒体や回転軸と円筒容器が一体的に固定されているので、このような課題を解決することはできないという問題がある。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、円筒容器を簡単に着脱できるとともに高い芯出し精度の取付状態が得られ、かつ安定して強固な支持状態を得ることができるナノファイバーの製造装置を提供することを目的とする。

本発明のナノファイバーの製造装置は、周面に複数の小穴を有する導電性の円筒容器と、円筒容器の回転駆動手段と、円筒容器内に溶媒に高分子物質を溶解した高分子溶液を供給する高分子溶液供給手段と、円筒容器との間でナノファイバーを生成する場を形成する物体又は部材と円筒容器との間に高電圧を印加して電界を発生させる高電圧発生手段とを備えたナノファイバーの製造装置において、回転駆動手段に連結されかつ回転自在に支持された回転軸の先端部と、円筒容器の一端壁の軸芯部に設けた結合ボス部とを、テーパ嵌合により同心状態に芯出した状態で着脱可能に結合して円筒容器を支持し、円筒容器の他端に高分子溶液を供給する開口を設けたものである。

この構成によれば、円筒容器の他端の開口から供給された高分子溶液が円筒容器の複数の小穴から遠心力の作用によって線状に流出するとともに印加された電界にて電荷が帯電する。この線状に流出して帯電した高分子溶液が、遠心力の作用によってさらに延伸されて径が細くなるとともに溶媒が蒸発することで、電荷の集中による静電爆発にて爆発的に延伸される。かくして、サブミクロンの直径を有する高分子物質から成るナノファイバーを簡単かつコンパクトな構成にて多量に効率的に製造することができる。また、前記小穴の目詰まりを防止する清掃など、円筒容器のメンテナンスを行う場合に、回転軸から円筒容器のみを取り外すことができ、簡単に円筒容器を着脱してメンテナンスを行うことができ、かつ作業後には、回転軸の先端部に円筒容器の一端壁の結合ボス部をテーパ嵌合させて取付けることで、簡単に精度良く回転軸心の芯出しをした状態で取付けることができるとともに、長期にわたって芯ずれを発生する恐れのない、強固で安定した支持状態を得ることができる。

なお、流出した高分子溶液に電荷を帯電させる電界を発生するには、円筒容器との間でナノファイバーを生成する場を構成する物体又は部材が地球又は地球に接地されたコレクタなどの部材である場合には、円筒容器に接地電位に対して正又は負の高電圧を印加する構成とすれば良い。また、円筒容器との間でナノファイバーを生成する場を構成するコレクタなどの部材に接地電位に対して正又は負の高電圧を印加する場合には、円筒容器を接地する構成としても、逆極性の高電圧を印加する構成としても良い。また、小穴は回転容器の周壁に直接穴を開けたものに限らず、回転容器の周壁に装着したノズル部材にて構成しても良いことは言うまでもない。また、開口の外周部に円筒容器内の余剰の高分子溶液を外部に流出させる堰を設けて、円筒容器内に常に一定量の高分子溶液が収容され、一定の遠心力が作用するようにするのが好適である。さらに、堰を構成する部材に質量を持たせると、一端を支持された円筒容器の遊端部に質量（マス）を有することで、円筒容器を芯ぶれを生じずに安定して高速回転させるのに寄与する。

また、回転軸を、円筒容器の他端の開口から円筒容器内に挿入配置し、円筒容器の一端壁内面に結合ボス部を突設すると、円筒容器内に回転軸を挿入することで、円筒容器の他端側に、回転軸の支持・回転駆動機構及び高分子溶液の供給機構を配設して、円筒容器の一端側を開放した空間とすることができ、生成されたナノファイバーを円筒容器の一端側に流動させることができる。

また、回転軸の先端部にテーパ部が形成されかつ端面にねじ穴が形成され、結合ボス部にはテーパ部が嵌合するテーパ穴部とその奥端から外面に貫通する貫通穴が形成されていると、テーパ部をテーパ穴部に嵌合させ、貫通穴を通してボルトをねじ穴に螺合させることで、ボルトにて円筒容器と回転軸を締結固定することができ、回転軸に対する円筒容器の取付作業が簡単な作業で完了することができる。

また、結合ボス部に、テーパ穴部に連続してその最大径以上の内径を有する円筒穴部を設け、回転軸に、先端部のテーパ部と軸芯方向に間隔をあけて円筒穴部に嵌合する嵌合部を設けると、テーパ部とテーパ穴部の嵌合位置と、嵌合部と円筒穴部の嵌合位置との、間隔あけて位置する２箇所で、円筒容器が回転軸にて２点支持されるので、より強固に安定して支持することができる。

また、嵌合部の外周に弾性体を配置した構成としても良く、そうすると弾性体にて寸法公差を吸収して、より安定して支持することができる。特に、円筒容器の他端へのマスの配設と組み合わせると、回転軸芯の芯出しがより効果的に行われて好適である。

本発明のナノファイバーの製造装置によれば、回転軸の先端部と円筒容器の結合ボス部とを着脱可能に結合した構成としているので、円筒容器の小穴の清掃など、円筒容器のメンテナンスを行う場合に、回転軸から円筒容器のみを取り外すことができ、簡単に円筒容器を着脱してメンテナンスを行うことができ、かつ作業後には、回転軸の先端部に円筒容器の一端壁の結合ボス部をテーパ嵌合させて取付けることで、簡単に精度良く回転軸心の芯出しをした状態で取付けることができるとともに、長期にわたって芯ずれを発生する恐れのない、強固で安定した支持状態を得ることができる。

以下、本発明のナノファイバーの製造装置の各実施形態について、図１〜図６を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明のナノファイバーの製造装置の第１の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

図１において、１は直径が３０〜４００ｍｍの円筒容器であり、周壁に直径が０．１〜２ｍｍ程度の小穴２が数ｍｍピッチ間隔で多数形成されている。円筒容器１の一端は閉鎖され、その閉鎖壁３の軸芯部内面に結合ボス部４が突設されている。円筒容器１の他端内周には環状堰５が設けられ、その内側に開口６が形成されている。環状堰５は、外径Ｄ１が円筒容器１の内径に対応し、内径Ｄ２は、（Ｄ１−Ｄ２）／２が、所定の堰の高さ寸法ｈとなるように設定され、かつ軸芯方向の寸法ｔが円筒容器１の周壁を形成している板材に比して大きい寸法に設定された、質量（マス）のあるリング状の部材にて構成されている。

円筒容器１の他端の開口６から円筒容器１の軸芯位置を貫通して一端の閉鎖壁３に向けて回転軸７が挿入され、その先端部が結合ボス部４に結合されている。回転軸７は、支持筒体９の一端部に配設された軸受部８にて水平軸芯回りに回転自在に支持されている。支持筒体９の他端部にはモータ１０が配設され、モータ１０の出力軸と回転軸７の他端とが軸継手７ａを介して連結され、モータ１０にて回転軸７を介して円筒容器１をその軸芯回りに回転駆動可能に構成されている。支持筒体９は、支持フレーム１１の上部に配設されている。

支持フレーム１１上には、ナノファイバーの材料である高分子物質を溶媒に溶解した高分子溶液１２を収容した収容容器１３が配置され、収容容器１３内の高分子溶液１２を、供給ポンプ１５にて吸入管１４を通して吸引し、先端部が開口６を通して円筒容器１内に挿入された高分子溶液供給手段としての溶液供給管１６にて円筒容器１内に所定流量で送給するように構成されている。

高分子溶液１２を構成する高分子物質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−ｍ−フェニレンテレフタレート、ポリ−ｐ−フェニレンイソフラテート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステルカーボネート、ナイロン、アラミド、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、ポリペプチド等を例示でき、これらより選ばれる少なくとも一種が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。

使用できる溶媒としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジベンジルアルコール、１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、アセトン、ヘキサフルオロアセトン、フェノール、ギ酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、塩化メチル、塩化エチル、塩化メチレン、クロロホルム、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、四塩化炭素、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジクロロプロパン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、酢酸、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロペンタン、ｏ−キシレン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ピリジン、水等を例示でき、これらより選ばれる少なくとも一種が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。

円筒容器１内に高分子溶液１２を供給しつつモータ１０にて円筒容器１を回転させることで、過剰に供給された高分子溶液１２が環状堰５を越して外部に流出し、円筒容器１の内周全周に均一に上記環状堰５の高さ寸法ｈに対応する厚さの高分子溶液１２の層が形成される。支持筒体９の一端部外周に、円筒容器１の他端部外周を取り囲むように回収手段１７が取り付けられている。この回収手段１７にて円筒容器１から外部に流出した高分子溶液１２を回収し、回収した高分子溶液１２を戻し管１７ａを介して収容容器１３に戻すように構成されている。

収容容器１３には、高分子溶液１２の液面レベルを検出する液面センサ１８が設けられ、検出した液面レベルが一定レベルに低下すると、貯留容器１９から収容容器１３に向けてギヤポンプなどの補給ポンプ２０にて送給管２１を通して高分子溶液１２を送給し、収容容器１３内の高分子溶液１２の液面レベルをほぼ一定範囲内に維持するように構成されている。これによって消費された高分子溶液１２に相当する量の高分子溶液１２が自動的に補給される。

円筒容器１の一端側の側方には、適当距離あけて対向するように導電性を有するコレクタ２２が配設され、高電圧発生手段２３にて発生させた負（又は正）の１ｋＶ〜１００ｋＶ、好適には１０ｋＶ〜１００ｋＶの高電圧が印加されている。一方、円筒容器１は接地手段２５にて接地電位とされている。この円筒容器１とコレクタ２２との間の大きな電位差によってそれらの間に電界が形成され、この電界によって、上記のようにナノファイバーが生成されるとともに、生成されたナノファイバーがコレクタ２２に向けて流動し、コレクタ２２上に収集・堆積される。このように円筒容器１とコレクタ２２間に高電圧を印加することで、円筒容器１とコレクタ２２の間に、例えば２ｍ程度の距離が離れていても、生成されたナノファイバーをコレクタ２２上に収集・堆積させることができる。なお、高電圧発生手段２３としては、スイッチ（ＳＷ）２３ａにて必要に応じて任意にオン・オフ切替できるものが好適である。

また、支持筒体９の円筒容器１とは反対側の側部に送風ファン２５が配設され、この送風ファン２５にて形成された矢印で示す気体流Ｗによって、円筒容器１から流出・延伸されて生成されたナノファイバーをコレクタ２２に向けて流動させるとともに、蒸発した溶媒をナノファイバーを生成する場から速やかに排除してナノファイバーの生成作用を促進するように構成されている。

次に、上記回転軸７の先端部と結合ボス部４の結合構成について、図２を参照して説明する。図２において、回転軸７の先端部にテーパ部２６が形成されるとともに、その先端面の軸心部にねじ穴２７が形成されている。また、結合ボス部４にはテーパ部２６が嵌合するテーパ穴部２８が形成されるとともに、その奥端から外面に貫通する貫通穴２９が形成されている。円筒容器１を回転軸７に取付けるときには、回転軸７のテーパ部２６を結合ボス部４のテーパ穴部２８にテーパ嵌合させ、その状態でボルト３０を貫通穴２９を通してねじ穴２７に螺合してボルト３０にて締結固定する。

次に、制御構成を図３を参照して説明する。図３において、モータ９と、供給ポンプ１５と、高電圧発生手段２３が制御部３１にて制御される。制御部３１は、操作部３２からの作業指令により、記憶部３３に記憶されている動作プログラムや操作部３２から入力されて記憶している各種データに基づいて動作制御し、その動作状態や各種データを表示部３４に表示する。

以上の構成において、供給ポンプ１５にて所定量の高分子溶液１２を円筒容器１内に供給し、円筒容器１をモータ９にて高速で回転駆動させると、円筒容器１内の高分子溶液１２に遠心力が作用して各小穴２から線状に流出し、さらに遠心力の作用で延伸されて細い高分子線状体が生成される。この高分子線状体は、円筒容器１の周囲に形成されている電界の作用を受けて電荷を帯電するとともに高分子溶液１２の溶媒が蒸発することで高分子線状体の径が細くなる。それに伴って、帯電した電荷が集中し、そのクーロン力が高分子溶液の表面張力を超えた時点で一次静電爆発が生じて爆発的に延伸され、その後さらに溶媒が蒸発して同様に二次静電爆発が生じて爆発的に延伸され、場合によってはさらに三次静電爆発等が生じて延伸されることで、サブミクロンの直径を有する高分子物質から成るナノファイバーが効率的に生成される。

ここで、円筒容器１内に供給された過剰の高分子溶液１２は、円筒容器１の一端の環状堰５から直接円筒容器１外に円滑に流出するので、円筒容器１内の内周には、略一定の厚さｈの高分子溶液１２の層が応答性良く均一に形成される。このように円筒容器１内の高分子溶液１２の量が常にほぼ一定に制御されるので、円筒容器１内の高分子溶液１２に一定の遠心力が作用し、円筒容器１の小穴２から押し出される高分子溶液１２に作用する遠心力が一定し、高分子溶液１２を均一に線状に流出させることができ、その結果均一なナノファイバーを製造することができる。また、円筒容器１から流出した高分子溶液１２は回収手段１７を介して収容容器１３に回収されて再使用される。

こうして生成されたナノファイバーは、電界の作用及び気体流Ｗによりコレクタ２２に向けて流動し、コレクタ２２上に収集・堆積し、高多孔質の高分子ウェブが形成される。また、気体流Ｗにより、上記ナノファイバーの生成工程で蒸発した溶媒が、ナノファイバーを生成する場から速やかに排除されるので、溶媒の蒸発が促進され、より効率的にナノファイバーが生成される。

また、円筒容器１の全周から均一に多量のナノファイバーを一度に製造することができるので、高い生産性を確保することができるとともに、円筒容器１の形状・構成が簡単であるため設備コストの低廉化を図ることができる。また、小穴２を長く形成する必要がないので、容易かつ安価に製作でき、かつ多数の小穴２を設けていてもメンテナンスも簡単である。

そして、回転容器１の小穴２の目詰まりを防止する清掃など、円筒容器１のメンテナンスを行う場合には、回転軸７に対して円筒容器１が着脱自在に取付けられているので、円筒容器１のみを着脱してメンテナンスを行うことができる。また、作業後には、回転軸７の先端部のテーパ部２６に、円筒容器１の一端の閉鎖壁３の内面に設けた結合ボス部４のテーパ面２８を嵌合させることで、簡単に精度良く回転軸心の芯出しをした状態で取付けることができるとともに、長期にわたって芯ずれを発生する恐れのない、強固で安定した支持状態を得ることができる。

また、回転軸７を、円筒容器１の他端の開口６から円筒容器１内に挿入配置し、円筒容器１の一端の閉鎖壁３の内面に結合ボス部４を突設しているので、円筒容器１の他端側に、回転軸７の支持・回転駆動機構及び高分子溶液１２の供給機構を配設して、円筒容器１の一端側を開放した空間とすることができ、生成されたナノファイバーを円筒容器１の一端側に流動させることができる。

また、回転軸７の先端部にテーパ部２６を、その先端面にねじ穴２７を形成し、結合ボス部４にはテーパ部２６が嵌合するテーパ穴部２８とその奥端から外面に貫通する貫通穴２９を形成して、テーパ部２６をテーパ穴部２８に嵌合させ、貫通穴２９を通してボルト３０をねじ穴２７に螺合させることで、ボルト３０にて円筒容器１と回転軸７を締結固定するようにしているので、回転軸７に対する円筒容器１の取付作業が簡単な作業で完了することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明のナノファイバーの製造装置の第２の実施形態について、図４を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明では、先行する実施形態と同一の構成要素については同一の参照符号を付して説明を省略し、主として相違点についてのみ説明する。

上記第１の実施形態では、回転軸７の先端部のテーパ部２６と結合ボス部４のテーパ穴部２８のテーパ嵌合部の１点で円筒容器１を嵌合支持するようにした例を示したが、本実施形態では、図４（ａ）に示すように、結合ボス部４に、テーパ穴部２８に連続してその最大径と同一径またはそれ以上の内径を有する円筒穴部３５を設け、回転軸７には、先端部のテーパ部２６との間に小径軸部３６を介して軸芯方向に間隔をあけて円筒穴部３５に嵌合する嵌合部３７を設けている。円筒容器１を回転軸７に取付けるときには、図４（ｂ）に示すように、回転軸７のテーパ部２６と嵌合部３７を、それぞれ結合ボス部４のテーパ穴部２８と円筒穴部３５に嵌合させ、その状態でボルト３０を貫通穴２９を通してねじ穴２７に螺合してボルト３０にて締結固定する。

本実施形態によれば、テーパ部２６とテーパ穴部２８の嵌合位置と、嵌合部３７と円筒穴部３５の嵌合位置の、間隔あけて位置する２箇所で、円筒容器１が回転軸７に２点支持されるので、円筒容器１をより強固に安定して支持することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明のナノファイバーの製造装置の第３の実施形態について、図５を参照して説明する。

上記第２の実施形態では、結合ボス部４の円筒穴部３５に、回転軸７と一体の嵌合部３７を嵌合させる例を示したが、本実施形態では、図５に示すように、円筒穴部３５より小径の嵌合部３８を設けてその外周にＯリングやパッキンなどの弾性体３９を配置し、その弾性体３９を円筒穴部３５に嵌合させるようにしている。この本実施形態の構成によれば、弾性体３９にて寸法公差を吸収して、高速回転時の芯振れを無くしてより安定して支持することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明のナノファイバーの製造装置の第４の実施形態について、図６を参照して説明する。

上記第１〜３の実施形態では、円筒容器１の周面の小穴２は、円筒容器１の周壁に単純に穴を開けて形成したものを例示したが、図６に示すように、円筒容器１の周壁に短寸のノズル４０を装着若しくは一体的に突出形成し、そのノズル穴４１にて小穴２を構成しても良い。

なお、以上の各実施形態の説明では、円筒容器１を接地し、コレクタ２２に高電圧を印加するようにした例を示したが、ナノファイバーを生成するには、円筒容器１とコレクタ２２の間に高い電位差を付与してそれらの間に電界を発生させれば良いので、より強い電界を発生するために、円筒容器１を単に接地するのではなく、円筒容器１に対して別の高電圧発生手段（図示せず）にてコレタクタ２２に対する印加電圧とは逆極性の高電圧を印加するようにしてもよい。また、円筒容器１側に高電圧を印加し、コレクタ２２を接地電位としても良い。しかし、上記実施形態のように円筒容器１を接地し、コレクタ２２に高電圧を印加する構成によれば、回転機構や高分子溶液供給機構を、高電圧に対する絶縁構造とする必要がないので、構成が簡単でかつ安全性が向上するので好ましい。さらに、以上の説明では、円筒容器１とコレクタ２２間に高電圧を印加すると説明したが、要するに、円筒容器１の周面の小穴から流出する高分子溶液に帯電するように構成すれば良いのである。

また、上記実施形態では、円筒容器１の一端側の側方に送風ファン２５を配設した例を示したが、送風ファン２５は必ずしも設けなくて良い。また、円筒容器１に高電圧を印加する場合に、送風ファン２５に代えて、若しくは送風ファン２５とともに、反射電極（図示せず）を配設し、円筒容器１の小穴から流出する高分子溶液の帯電と同極の高電圧を印加するようにしても良い。また、反射電極を送風ファン２５と併用して配設する場合、反射電極は金網状にして送風が通過させるようにする。このように反射電極（図示せず）を設けると、反射電極とコレクタ２２の間の電界の作用で、生成されたナノファイバーをより強く円筒容器１の他端側の側方に向けて流動させることができる。

本発明のナノファイバーの製造装置によれば、回転容器の小穴の目詰まりの発生に対して簡単かつ作業効率良くメンテナンス作業を行うことができるので、高品質のナノファイバーを生産性良く製造するのに好適に利用することができる。

本発明の第１の実施形態のナノファイバーの製造装置の縦断正面図。 同実施形態における円筒容器と回転軸の結合部の詳細構成を示す断面図。 同実施形態の制御構成を示すブロック図。 本発明の第２の実施形態のナノファイバーの製造装置における円筒容器と回転軸の結合部の詳細構成を示し、（ａ）、（ｂ）は結合工程の断面図。 本発明の第３の実施形態のナノファイバーの製造装置における円筒容器と回転軸の結合部の詳細構成を示す断面図。 本発明の第４の実施形態の円筒容器の部分断面図。 従来例の遠心分離装置の概略構成図。

符号の説明

１ 円筒容器
２ 小穴
３ 閉鎖壁（一端壁）
４ 結合ボス部
６ 開口
７ 回転軸
１０ モータ（回転駆動手段）
１２ 高分子溶液
１６ 溶液供給管（高分子溶液供給手段）
２２ コレクタ
２３ 高電圧発生手段
２６ テーパ部
２７ ねじ穴
２８ テーパ穴部
２９ 貫通穴
３５ 円筒穴部
３７ 嵌合部
３８ 嵌合部
３９ 弾性体

Claims (5)

1. 周面に複数の小穴を有する導電性の円筒容器と、円筒容器の回転駆動手段と、円筒容器内に溶媒に高分子物質を溶解した高分子溶液を供給する高分子溶液供給手段と、円筒容器との間でナノファイバーを生成する場を形成する物体又は部材と円筒容器との間に高電圧を印加して電界を発生させる高電圧発生手段とを備えたナノファイバーの製造装置において、回転駆動手段に連結されかつ回転自在に支持された回転軸の先端部と、円筒容器の一端壁の軸芯部に設けた結合ボス部とを、テーパ嵌合により同心状態に芯出した状態で着脱可能に結合して円筒容器を支持し、円筒容器の他端に高分子溶液を供給する開口を設けたことを特徴とするナノファイバーの製造装置。
2. 回転軸は、円筒容器の他端の開口から円筒容器内に挿入配置され、円筒容器の一端壁内面に結合ボス部が突設されていることを特徴とする請求項１記載のナノファイバーの製造装置。
3. 回転軸の先端部にテーパ部が形成されかつ端面にねじ穴が形成され、結合ボス部にはテーパ部が嵌合するテーパ穴部とその奥端から外面に貫通する貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のナノファイバーの製造装置。
4. 結合ボス部に、テーパ穴部に連続してその最大径以上の内径を有する円筒穴部を設け、回転軸に、先端部のテーパ部と軸芯方向に間隔をあけて円筒穴部に嵌合する嵌合部を設けたことを特徴とする請求項３記載のナノファイバーの製造装置。
5. 嵌合部の外周に弾性体を配置したことを特徴とする請求項４記載のナノファイバーの製造装置。

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