JP5235733B2 - Nanofiber manufacturing apparatus and nanofiber manufacturing method - Google Patents

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Description

本願発明は、静電延伸現象によりサブミクロンオーダーの細さである繊維(ナノファイバ)を製造するナノファイバ製造装置、ナノファイバ製造方法に関する。   The present invention relates to a nanofiber manufacturing apparatus and a nanofiber manufacturing method for manufacturing a fiber (nanofiber) having submicron order fineness by an electrostatic stretching phenomenon.

樹脂などから成り、サブミクロンスケールの直径を有する糸状(繊維状)物質を製造する方法として、静電延伸現象(エレクトロスピニング)を用いた方法が知られている。   As a method for producing a thread-like (fibrous) substance made of a resin or the like and having a submicron-scale diameter, a method using an electrostatic stretching phenomenon (electrospinning) is known.

この静電延伸現象とは、溶媒中に樹脂などの溶質を分散または溶解させた原料液を空間中にノズルなどにより流出(噴射)させるとともに、原料液に電荷を付与して帯電させ、空間を飛行中の原料液を電気的に延伸させることにより、ナノファイバを得る方法である。   This electrostatic stretching phenomenon means that a raw material liquid in which a solute such as a resin is dispersed or dissolved in a solvent is discharged (injected) into the space by a nozzle or the like, and an electric charge is applied to the raw material liquid to charge the space. This is a method of obtaining nanofibers by electrically stretching a raw material liquid in flight.

より具体的に静電延伸現象を説明すると次のようになる。すなわち、帯電され空間中に流出された原料液は、空間を飛行中に徐々に溶媒が蒸発していく。これにより、飛行中の原料液の体積は、徐々に減少していくが、原料液に付与された電荷は、原料液に留まる。この結果として、空間を飛行中の原料液は、電荷密度が徐々に上昇することとなる。そして、溶媒は、継続して蒸発し続けるため、原料液の電荷密度がさらに高まり、原料液の中に発生する反発方向のクーロン力が原料液の表面張力より勝った時点で原料液が爆発的に線状に延伸される現象が生じる。これが静電延伸現象である。この静電延伸現象が、空間において次々と幾何級数的に発生することで、直径がサブミクロンオーダーの樹脂から成るナノファイバが製造される。   The electrostatic stretching phenomenon will be described more specifically as follows. That is, the raw material liquid that has been charged and discharged into the space gradually evaporates the solvent while flying through the space. As a result, the volume of the raw material liquid in flight gradually decreases, but the charge imparted to the raw material liquid remains in the raw material liquid. As a result, the charge density of the raw material liquid in flight through the space gradually increases. Since the solvent continues to evaporate, the charge density of the raw material liquid further increases, and when the repulsive Coulomb force generated in the raw material liquid exceeds the surface tension of the raw material liquid, the raw material liquid explodes. The phenomenon that the film is stretched linearly occurs. This is the electrostatic stretching phenomenon. This electrostatic stretching phenomenon occurs geometrically in the space one after another, so that nanofibers made of a resin having a diameter of submicron order are manufactured.

以上のような静電延伸現象を用いてナノファイバを製造する装置として、本願発明者らは、原料液が流出する部材である流出体から所定距離離れた場所に原料液を帯電させるための電極である帯電電極を配置した装置を従来提案している。   As an apparatus for producing nanofibers using the electrostatic stretching phenomenon as described above, the inventors of the present application have proposed an electrode for charging a raw material liquid at a predetermined distance from an outflow body that is a member through which the raw material liquid flows out. Conventionally, a device in which the charging electrode is arranged has been proposed.

これにより、流出体と電極との配置やそれぞれの形状などの設計の自由度が向上し、効率よくナノファイバを製造することのできるナノファイバ製造装置を提供することができるに至っている(例えば、特許文献1参照)。   Thereby, the freedom degree of design, such as arrangement | positioning of an effluent body and an electrode, and each shape, improves, It has come to be able to provide the nanofiber manufacturing apparatus which can manufacture a nanofiber efficiently (for example, Patent Document 1).

当該ナノファイバ製造装置において原料液を効率よく帯電させるためには、流出体と帯電電極とを近づけて配置する方が好ましい。しかし、帯電電極の極性と帯電した原料液の極性とが異なるため、帯電電極に原料液やナノファイバが付着し易くなる。   In order to efficiently charge the raw material liquid in the nanofiber manufacturing apparatus, it is preferable to dispose the outflow body and the charging electrode close to each other. However, since the polarity of the charging electrode and the polarity of the charged raw material liquid are different, the raw material liquid and nanofibers are likely to adhere to the charging electrode.

そこで、原料液やナノファイバを気体流により搬送することで、帯電電極に原料液やナノファイバが付着するのを防止できるナノファイバ製造装置を別途提案している。
特開2009−41128号公報
Therefore, a nanofiber manufacturing apparatus that can prevent the raw material liquid and the nanofiber from adhering to the charging electrode by conveying the raw material liquid and the nanofiber by a gas flow has been separately proposed.
JP 2009-41128 A

本願発明者らは、さらに、帯電電極への原料液やナノファイバの付着を減少させ、ナノファイバの生産効率を向上させることを目的として鋭意実験と研究とを行った結果、有効な帯電電極の形状と気体流の制御との組合せを実現しうるナノファイバ製造装置を見いだすに至った。   The inventors of the present application have further conducted intensive experiments and research for the purpose of reducing the adhesion of the raw material liquid and nanofiber to the charging electrode and improving the production efficiency of the nanofiber. The inventors have found a nanofiber manufacturing apparatus that can realize a combination of shape and gas flow control.

本願発明は上記知見に基づきなされたものである。   This invention is made | formed based on the said knowledge.

上記目的を達成するために、本願発明にかかるナノファイバ製造装置は、原料液を空間中で電気的に延伸させて、ナノファイバを製造するナノファイバ製造装置であって、原料液を空間中に流出させる流出孔を有する流出体と、前記流出体と所定の間隔を隔てて配置される帯電電極であって、前記流出体から臨む面に凸曲面状の表面部を備える帯電電極と、前記表面部の直上に気体の層流を発生させる送風装置と、前記流出体と前記帯電電極との間に所定の電圧を印加する帯電電源とを備えることを特徴としている。   In order to achieve the above object, a nanofiber manufacturing apparatus according to the present invention is a nanofiber manufacturing apparatus that manufactures nanofibers by electrically stretching a raw material liquid in a space. An outflow body having an outflow hole to be discharged, a charging electrode arranged at a predetermined interval from the outflow body, the charging electrode having a convex curved surface portion on a surface facing the outflow body, and the surface A blower that generates a laminar flow of gas immediately above the unit, and a charging power source that applies a predetermined voltage between the outflow body and the charging electrode.

これによれば、帯電電極の直上に発生する層流により、帯電電極に向かって近づいてくる原料液やナノファイバを強制的に他の場所へ搬送することが可能となる。従って、帯電電極に付着する原料液やナノファイバの量を可及的に減少させることができ、ナノファイバの生産効率を向上させることが可能となる。   According to this, it becomes possible to forcibly convey the raw material liquid and nanofibers approaching the charging electrode to another place by the laminar flow generated immediately above the charging electrode. Therefore, the amount of the raw material liquid and nanofibers attached to the charging electrode can be reduced as much as possible, and the production efficiency of nanofibers can be improved.

また、前記流出体は、筒形状であり、前記流出孔は、前記流出体の周壁に設けられ、前記帯電電極は、環形状であり、前記流出体を取り囲むように配置され、前記送風装置は、前記帯電電極に沿った環状の送風口を備えることが好ましい。   Further, the outflow body has a cylindrical shape, the outflow hole is provided in a peripheral wall of the outflow body, the charging electrode has an annular shape, and is disposed so as to surround the outflow body, It is preferable to provide an annular air outlet along the charging electrode.

これにより、大量の原料液を空間中に一度に流出させることが可能であり、かつ、原料液に対し効率よく電荷を付与することが可能となる。しかも、帯電電極に付着する原料液やナノファイバの量を減少させることができる。従って、生産効率の高い状態でナノファイバを大量に生産することが可能となる。   As a result, a large amount of raw material liquid can flow out into the space at a time, and charges can be efficiently applied to the raw material liquid. In addition, it is possible to reduce the amount of raw material liquid and nanofibers attached to the charging electrode. Accordingly, it is possible to produce a large amount of nanofibers with high production efficiency.

さらに、前記流出体を回転させる駆動装置を備えることが好ましい。
これにより、空間中に流出させる原料液を均等な状態にすることができ、製造されるナノファイバの品質を均質にすることが可能となる。
Furthermore, it is preferable to provide a drive device for rotating the outflow body.
Thereby, the raw material liquid which flows out in space can be made into a uniform state, and it becomes possible to make the quality of the nanofiber manufactured uniform.

また、上記目的を達成するために、本願発明にかかるナノファイバ製造方法は、原料液を空間中で電気的に延伸させて、ナノファイバを製造するナノファイバ製造方法であって、流出体が有する流出孔から原料液を空間中に流出させる流出工程と、前記流出体と所定の間隔を隔てて配置される帯電電極であって、前記流出体から臨む面に凸曲面状の表面部を備える帯電電極と前記流出体の間に所定の電圧を印加する帯電工程と、前記表面部の直上に気体の層流を発生させる送風工程とを含むことを特徴とする。   Moreover, in order to achieve the said objective, the nanofiber manufacturing method concerning this invention is a nanofiber manufacturing method which electrically stretches a raw material liquid in space, and manufactures nanofiber, Comprising: An effluent has An outflow step for flowing the raw material liquid into the space from the outflow hole, and a charging electrode disposed at a predetermined interval from the outflow body, the charging electrode having a convex curved surface portion facing the outflow body The method includes a charging step of applying a predetermined voltage between the electrode and the outflow body, and a blowing step of generating a laminar flow of gas immediately above the surface portion.

これによれば、帯電電極の直上に発生する層流により、帯電電極に向かって近づいてくる原料液やナノファイバを強制的に他の場所へ搬送することが可能となる。従って、帯電電極に付着する原料液やナノファイバの量を可及的に減少させることができ、ナノファイバの生産効率を向上させることが可能となる。   According to this, it becomes possible to forcibly convey the raw material liquid and nanofibers approaching the charging electrode to another place by the laminar flow generated immediately above the charging electrode. Therefore, the amount of the raw material liquid and nanofibers attached to the charging electrode can be reduced as much as possible, and the production efficiency of nanofibers can be improved.

帯電電極への原料液やナノファイバの付着を防止し、ナノファイバの生産効率を向上させることが可能となる。   It is possible to prevent the raw material liquid and nanofibers from adhering to the charging electrode and improve the production efficiency of the nanofibers.

次に、本願発明に係るナノファイバ製造装置、樹脂変更方法を、図面を参照しつつ説明する。   Next, a nanofiber manufacturing apparatus and a resin changing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、ナノファイバ製造装置を一部切り欠いて示す平面図である。
同図に示すように、ナノファイバ製造装置100は、放出装置101と、案内体102と、収集装置103と、誘引装置104とを備えている。
FIG. 1 is a plan view showing a nanofiber manufacturing apparatus with a part cut away.
As shown in the figure, the nanofiber manufacturing apparatus 100 includes a discharge device 101, a guide body 102, a collection device 103, and an attracting device 104.

ここで、ナノファイバを製造するための原料液については、原料液300と記し、製造されたナノファイバについてはナノファイバ301と記すが、製造に際しては原料液300が電気的に延伸しながらナノファイバ301に変化していくため、原料液300とナノファイバ301との境界は曖昧であり、明確に区別できるものではない。   Here, the raw material liquid for manufacturing the nanofiber is referred to as a raw material liquid 300, and the manufactured nanofiber is referred to as a nanofiber 301. Since it changes to 301, the boundary between the raw material liquid 300 and the nanofiber 301 is ambiguous and cannot be clearly distinguished.

放出装置101は、帯電した原料液300や製造されるナノファイバ301を気体流に乗せて放出することができるユニットである。   The discharge device 101 is a unit that can discharge the charged raw material liquid 300 and the manufactured nanofiber 301 on a gas flow.

図2は、放出装置の一部を切り欠いて示す平面図である。
図3は、放出装置の外観を示す斜視図である。
FIG. 2 is a plan view showing a part of the discharge device by cutting away.
FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the discharge device.

これら図に示すように放出装置101は、流出装置110と、帯電装置111と、風洞体112と、第二送風装置113と、供給装置107と、送風装置137とを備えている。   As shown in these drawings, the discharge device 101 includes an outflow device 110, a charging device 111, a wind tunnel body 112, a second blower device 113, a supply device 107, and a blower device 137.

流出装置110は、供給された原料液300を空気に接触させることなく遠心力により空間中に流出させるための装置であり、また、原料液300に電荷を付与し帯電させるための装置である。本実施の形態において流出装置110は、流出体115と、軸体116と、駆動装置117とを備えている。   The outflow device 110 is a device for causing the supplied raw material liquid 300 to flow out into the space by centrifugal force without being brought into contact with air, and is an apparatus for applying a charge to the raw material liquid 300 and charging it. In the present embodiment, the outflow device 110 includes an outflow body 115, a shaft body 116, and a drive device 117.

流出体115は、原料液300の圧力と遠心力とにより原料液300を空間中に流出させるための部材であり、軸体116と液密状態、かつ、軸体116に対し回転可能に接続される中空の部材である。また、流出体115の周壁には流出孔118が設けられている。ナノファイバ301を製造する際、流出体115は、内方が原料液300で満たされており、原料液300の圧力と自身の回転による遠心力とにより空間中に原料液300を流出させることのできる部材となっている。本実施の形態の場合、流出体115は、一端が閉塞された円筒形状となされ、周壁には流出体115内方から外方に向けて原料液300を流出させるための流出孔118を多数備えている。また、流出体115は、貯留する原料液300に電荷を付与するため、導電体で形成されている。   The outflow body 115 is a member for causing the raw material liquid 300 to flow into the space by the pressure and centrifugal force of the raw material liquid 300, and is connected to the shaft body 116 in a liquid-tight state and rotatable relative to the shaft body 116. It is a hollow member. An outflow hole 118 is provided in the peripheral wall of the outflow body 115. When the nanofiber 301 is manufactured, the outflow body 115 is filled with the raw material liquid 300, and the raw material liquid 300 is caused to flow out into the space by the pressure of the raw material liquid 300 and the centrifugal force due to its rotation. It is a possible member. In the case of the present embodiment, the outflow body 115 has a cylindrical shape with one end closed, and the peripheral wall includes a number of outflow holes 118 through which the raw material liquid 300 flows out from the inside of the outflow body 115 to the outside. ing. In addition, the outflow body 115 is formed of a conductor in order to impart electric charge to the stored raw material liquid 300.

本実施の形態の場合、流出体115は、回転基体119と蓋体120とに分離可能となっている。これは、回転基体119から蓋体120を分離することで、流出体115の内方を清掃するなどのメンテナンスを容易にするためである。   In the case of the present embodiment, the outflow body 115 can be separated into the rotating base 119 and the lid 120. This is for the purpose of facilitating maintenance such as cleaning the inside of the outflow body 115 by separating the lid 120 from the rotating base 119.

回転基体119は、軸方向の軸体116との相対的な移動は規制され、かつ、軸体116に対し回転可能に接続される筒状の部材である。本実施の形態の場合、回転基体119は、軸体116とベアリング109を介して接続され、軸体116に対し回転可能に取り付けられている。また、回転基体119は、回転摺動可能かつ摺動部分を液密に維持することのできるパッキン106を介し軸体116の外周壁と接続されている。これにより、流出体115は、軸体116と液密状態、かつ、軸体116に対し回転可能に接続されることが可能となっている。   The rotating base 119 is a cylindrical member that is restricted in relative movement with the shaft body 116 in the axial direction and is rotatably connected to the shaft body 116. In the case of the present embodiment, the rotating base 119 is connected to the shaft body 116 via a bearing 109 and is attached to the shaft body 116 so as to be rotatable. The rotating base 119 is connected to the outer peripheral wall of the shaft body 116 via a packing 106 that can rotate and slide and can maintain the sliding portion in a liquid-tight manner. Thereby, the outflow body 115 can be connected to the shaft body 116 in a liquid-tight state and rotatably with respect to the shaft body 116.

蓋体120は、回転基体119に対し着脱自在に取り付けられ、原料液300を貯留する貯留室108を開閉可能に閉塞する部材である。本実施の形態の場合、蓋体120は、一端が閉塞された円筒体であり、蓋体120の周壁に流出孔118が設けられている。このように、原料液300を貯留する流出体115の貯留室108を、蓋体120の着脱で開放可能にすることで、貯留室108を容易に清掃可能となる。また、蓋体120に流出孔118を設けることで、流出体115から取り外した蓋体120を溶剤に浸漬し、超音波を当てるなどの清掃方法を容易に選択することができ、流出孔118の内壁も容易に清掃することが可能となる。   The lid 120 is a member that is detachably attached to the rotating base 119 and closes the storage chamber 108 that stores the raw material liquid 300 so as to be openable and closable. In the case of the present embodiment, the lid 120 is a cylindrical body whose one end is closed, and an outflow hole 118 is provided in the peripheral wall of the lid 120. Thus, the storage chamber 108 can be easily cleaned by allowing the storage chamber 108 of the outflow body 115 storing the raw material liquid 300 to be opened by attaching and detaching the lid 120. Further, by providing the outflow hole 118 in the lid 120, a cleaning method such as immersing the lid 120 removed from the outflow body 115 in a solvent and applying ultrasonic waves can be easily selected. The inner wall can also be easily cleaned.

具体的には、流出体115の直径は、10mm以上、300mm以下の範囲から採用されることが好適である。あまり大きすぎると後述の気体流により原料液300やナノファイバ301を集中させることが困難になるからであり、また、流出体115の回転軸が偏心するなど、重量バランスが少しでも偏ると大きな振動が発生してしまい、当該振動を抑制するために流出体115を強固に支持する構造が必要となるからである。一方、小さすぎると遠心力により原料液300を流出させるための回転を高めなければならず、駆動源の負荷や振動など問題が発生するためである。さらに流出体115の直径は、20mm以上、150mm以下の範囲から採用することが好ましい。   Specifically, it is preferable that the diameter of the outflow body 115 is adopted from a range of 10 mm or more and 300 mm or less. This is because if it is too large, it will be difficult to concentrate the raw material liquid 300 and the nanofiber 301 by the gas flow described later, and if the weight balance is slightly deviated, for example, the rotational axis of the effluent 115 is deviated, a large vibration will occur. This is because a structure that firmly supports the outflow body 115 is required to suppress the vibration. On the other hand, if it is too small, the rotation for causing the raw material liquid 300 to flow out by centrifugal force must be increased, which causes problems such as load and vibration of the drive source. Furthermore, it is preferable to employ the diameter of the outflow body 115 from the range of 20 mm or more and 150 mm or less.

また、流出孔118の形状は円形が好ましく、その直径は、流出体115の肉厚にもよるが、おおよそ0.01mm以上、3mm以下の範囲から採用することが好適である。これは、流出孔118があまりに小さすぎると原料液300を流出体115の外方に流出させることが困難となるからであり、あまりに大きすぎると一つの流出孔118から流出する原料液300の単位時間当たりの量が多くなりすぎ(つまり、流出する原料液300が形成する線の太さが太くなりすぎ)て所望の径のナノファイバ301を製造することが困難となるからである。また、流出孔118の孔長は、短い方が好ましい。メンテナンスの際に流出孔118を塞ぐ樹脂を除去し易いからである。   In addition, the shape of the outflow hole 118 is preferably circular, and the diameter thereof is preferably from about 0.01 mm to 3 mm, although it depends on the thickness of the outflow body 115. This is because if the outflow hole 118 is too small, it is difficult to cause the raw material liquid 300 to flow out of the outflow body 115, and if it is too large, the unit of the raw material liquid 300 that flows out from one outflow hole 118. This is because the amount per hour becomes too large (that is, the thickness of the line formed by the flowing out raw material liquid 300 becomes too thick), making it difficult to manufacture the nanofiber 301 having a desired diameter. Further, it is preferable that the outflow hole 118 has a short hole length. This is because it is easy to remove the resin blocking the outflow hole 118 during maintenance.

なお、流出体115の形状は、円筒形状に限定するものではなく、断面が多角形状の多角筒形状のようなものや円錐形状のようなものでもよい。流出孔118が回転することにより、流出孔118から原料液300が遠心力で流出可能な形状であればよい。また、流出孔118の形状は、円形に限定することなく、多角形状や星形形状などであってもよい。   The shape of the outflow body 115 is not limited to a cylindrical shape, and may be a polygonal cylindrical shape having a polygonal cross section or a conical shape. It is sufficient that the raw material liquid 300 can flow out of the outflow hole 118 by centrifugal force by rotating the outflow hole 118. Further, the shape of the outflow hole 118 is not limited to a circular shape, and may be a polygonal shape or a star shape.

軸体116は、流出体115と回転可能かつ液密状態で接続されると共に、内部に後述する案内管114が挿入され、案内管114と液密状態で接続される部材である。本実施の形態の場合、軸体116は、流出体115の回転軸体として機能する円筒状の部材であり、流出体115は、軸体116の周囲を回転するものとなっている。また、軸体116の一端開口は流出体115の貯留室108に臨み、他端は、基台に固定されている。   The shaft body 116 is a member that is connected to the outflow body 115 in a rotatable and liquid-tight state, and has a guide tube 114 (described later) inserted therein and connected to the guide tube 114 in a liquid-tight state. In the case of the present embodiment, the shaft body 116 is a cylindrical member that functions as a rotating shaft body of the outflow body 115, and the outflow body 115 rotates around the shaft body 116. One end opening of the shaft body 116 faces the storage chamber 108 of the outflow body 115, and the other end is fixed to the base.

駆動装置117は、遠心力により原料液300を流出孔118から流出させるために、流出体115に回転駆動力を付与する装置である。本実施の形態の場合、駆動装置117は、ベルトドライブ機構とモータとを備えており、流出体115の回転基体119に取り付けられるプーリーをベルトで回転させることにより流出体115に回転力を付与している。このように、ベルトドライブ機構を介して駆動力を伝達することで、モータと流出体115とを絶縁状態とすることが可能となる。   The driving device 117 is a device that applies a rotational driving force to the outflow body 115 in order to cause the raw material liquid 300 to flow out from the outflow hole 118 by centrifugal force. In the case of the present embodiment, the driving device 117 includes a belt drive mechanism and a motor, and applies a rotational force to the outflow body 115 by rotating a pulley attached to the rotating base 119 of the outflow body 115 with a belt. ing. In this way, by transmitting the driving force through the belt drive mechanism, the motor and the outflow body 115 can be insulated.

なお、駆動装置117は、中空軸モータを備え、中空軸の内方に軸体116を挿通し、前記中空軸で流出体115を直接回転させるものでも良い。   The driving device 117 may include a hollow shaft motor, and the shaft body 116 may be inserted inward of the hollow shaft, and the outflow body 115 may be directly rotated by the hollow shaft.

流出体115の回転数は、流出孔118の口径や使用する原料液300の粘度や原料液内の高分子物質の種類などとの関係により、数rpm以上、10000rpm以下の範囲から採用することが好ましい。   The rotational speed of the outflow body 115 may be selected from a range of several rpm or more and 10,000 rpm or less depending on the diameter of the outflow hole 118, the viscosity of the raw material liquid 300 to be used, the type of polymer substance in the raw material liquid, and the like. preferable.

帯電装置111は、原料液300に電荷を付与して帯電させる装置である。本実施の形態の場合、帯電装置111は、帯電電極121と、帯電電源122と、接地装置123とを備えている。   The charging device 111 is a device that charges the raw material liquid 300 by applying an electric charge. In the case of the present embodiment, the charging device 111 includes a charging electrode 121, a charging power source 122, and a grounding device 123.

帯電電極121は、流出体115と所定の間隔を隔てて配置され、自身が流出体115に対し高い電圧もしくは低い電圧となることで、流出体115に電荷を誘導するための部材である。本実施の形態の場合、帯電電極121は、流出体115の周囲を取り囲むように配置される円環状の部材となっている。帯電電極121に正の電圧が印加されると流出体115には、負の電荷が誘導され、帯電電極121に負の電圧が印加されると流出体115には、正の電荷が誘導される。   The charging electrode 121 is a member that is arranged at a predetermined interval from the effluent body 115 and induces electric charges to the effluent body 115 by itself becoming a high voltage or a low voltage with respect to the effluent body 115. In the case of the present embodiment, the charging electrode 121 is an annular member disposed so as to surround the periphery of the outflow body 115. When a positive voltage is applied to the charging electrode 121, a negative charge is induced in the outflow body 115, and when a negative voltage is applied to the charging electrode 121, a positive charge is induced in the outflow body 115. .

図4は、帯電電極と送風装置137とを示す断面図である。
同図に示すように、帯電電極121は、流出体115から臨む面に凸曲面状の表面部144を備えている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the charging electrode and the blower 137.
As shown in the figure, the charging electrode 121 includes a convex curved surface 144 on the surface facing the outflow body 115.

本実施の形態の場合、帯電電極121の大きさは、流出体115の直径よりも大きい必要があるが、その直径は、50mm以上、1500mm以下の範囲から採用されることが好適である。なお、帯電電極121の形状は、円環状に限ったものではなく、流出体115の形状との関係によって、多角形の環状や平板状などであってもよい。また、帯電電極121の断面形状も凸曲面状の表面部144を備えていれば、他の部分の形状は特に限定されるものではない。また、凸曲面状とは、後述する送風装置137から送風される気体の流れと、帯電電極121の表面部144とが協働することにより表面部144の直上に表面部144の形状にある程度沿った層流W1(他の部分の気体流W2よりも流速の早い層状の気体の流れ)を発生させることのできる形状である。例えば、帯電電極121の表面部144を含む断面形状は、飛行機の翼の断面形状と似通っている。上記層流W1が発生する効果は、「コアンダ効果」と称されており、帯電電極121は、コアンダ効果を発生させることのできる曲面形状を備えていると言い換えることも可能である。この限りにおいて、帯電電極121の断面形状は円形でも楕円形でもかまわない。   In the case of the present embodiment, the size of the charging electrode 121 needs to be larger than the diameter of the outflow body 115, but the diameter is preferably adopted from the range of 50 mm or more and 1500 mm or less. The shape of the charging electrode 121 is not limited to an annular shape, and may be a polygonal annular shape or a flat plate shape depending on the relationship with the shape of the outflow body 115. In addition, as long as the cross-sectional shape of the charging electrode 121 includes the convex curved surface portion 144, the shape of other portions is not particularly limited. In addition, the convex curved shape means that the flow of a gas blown from a blower 137 described later and the surface portion 144 of the charging electrode 121 cooperate with each other to follow the shape of the surface portion 144 to a certain degree directly above the surface portion 144. It is the shape which can generate the laminar flow W1 (the flow of the laminar gas whose flow velocity is faster than the gas flow W2 of the other part). For example, the cross-sectional shape including the surface portion 144 of the charging electrode 121 is similar to the cross-sectional shape of an airplane wing. The effect that the laminar flow W1 is generated is referred to as a “Coanda effect”, and it can also be said that the charging electrode 121 has a curved surface shape that can generate the Coanda effect. As long as this is the case, the cross-sectional shape of the charging electrode 121 may be circular or elliptical.

接地装置123は、本実施の形態の場合、流出体115と電気的に接続され、流出体115を接地電位に維持することができる部材である。接地装置123の一端は、流出体115が回転状態であっても電気的な接続状態を維持することができるようにブラシとして機能するものであり、他端は大地と接続されている。なお、接地装置123は、流出体115と電気的に接続されれば良く、回転する流出体115と接地装置123とが僅かに離れていても良い。   In the present embodiment, the grounding device 123 is a member that is electrically connected to the outflow body 115 and can maintain the outflow body 115 at the ground potential. One end of the grounding device 123 functions as a brush so that the electrical connection state can be maintained even when the outflow body 115 is in a rotating state, and the other end is connected to the ground. The grounding device 123 only needs to be electrically connected to the outflow body 115, and the rotating outflow body 115 and the grounding device 123 may be slightly separated from each other.

帯電電源122は、帯電電極121に高電圧を印加することのできる電源である。帯電電源122は、一般には、直流電源が好ましい。特に、発生させるナノファイバ301の帯電極性に影響を受けないような場合、生成したナノファイバ301の帯電を利用して、逆極性の電位を印加した電極でナノファイバ301を誘引するような場合には、直流電源を採用することが好ましい。また、帯電電源122が直流電源である場合、帯電電源122が帯電電極121に印加する電圧は、10KV以上、200KV以下の範囲の値から設定されるのが好適である。帯電電源122に負の電圧が印加される場合には、前記の印加する電圧の極性は、負になる。特に、流出体115と帯電電極との間の電界強度が重要であり、帯電電極121と流出体115との距離が最も近い空間において1KV/cm以上の電界強度になるように印加電圧を調整するのが好ましい。   The charging power source 122 is a power source that can apply a high voltage to the charging electrode 121. In general, the charging power source 122 is preferably a DC power source. In particular, when the charged polarity of the nanofiber 301 is not affected, the charged nanofiber 301 is used to attract the nanofiber 301 with an electrode to which a reverse polarity potential is applied. Is preferably a DC power supply. When the charging power source 122 is a direct current power source, the voltage applied by the charging power source 122 to the charging electrode 121 is preferably set from a value in the range of 10 KV to 200 KV. When a negative voltage is applied to the charging power source 122, the polarity of the applied voltage becomes negative. In particular, the electric field strength between the outflow body 115 and the charging electrode is important, and the applied voltage is adjusted so that the electric field strength is 1 KV / cm or more in the space where the distance between the charging electrode 121 and the outflow body 115 is the closest. Is preferred.

本実施の形態のように帯電装置111に一方の電極を接地電位とする誘導方式を採用すれば、流出体115を接地電位に維持したまま原料液300に電荷を付与することができる。流出体115が接地電位の状態であれば、流出体115に接続される軸体116や駆動装置117などの部材を流出体115から電気的に絶縁する必要が無くなり、流出装置110として簡単な構造を採用しうることになり好ましい。   If an induction method in which one electrode is grounded as the charging device 111 as in the present embodiment is adopted, charge can be imparted to the raw material liquid 300 while the effluent 115 is maintained at the ground potential. If the outflow body 115 is in a ground potential state, it is not necessary to electrically insulate members such as the shaft body 116 and the driving device 117 connected to the outflow body 115 from the outflow body 115, and the outflow apparatus 110 has a simple structure. Can be adopted, which is preferable.

なお、帯電装置111として、流出体115に電源を接続し、流出体115を高電圧に維持し、帯電電極121を接地することで原料液300に電荷を付与してもよい。   Note that as the charging device 111, a charge may be applied to the raw material liquid 300 by connecting a power source to the effluent body 115, maintaining the effluent body 115 at a high voltage, and grounding the charging electrode 121.

送風装置137は、帯電電極121の表面部144の直上に気体の層流を発生させることのできる装置である。本実施の形態の場合、コンプレッサ139(図1、4参照)と、送風部138とを備えている。   The blower 137 is a device that can generate a laminar flow of gas immediately above the surface portion 144 of the charging electrode 121. In the case of the present embodiment, a compressor 139 (see FIGS. 1 and 4) and a blower 138 are provided.

コンプレッサ139は、空気を所定の圧力に昇圧して送り出すことのできるいわゆるエアーコンプレッサである。   The compressor 139 is a so-called air compressor capable of boosting air to a predetermined pressure and sending it out.

送風部138は、送風口145を備え、昇圧された空気を帯電電極121の表面部144に沿って噴射するノズルである。本実施の形態の場合、送風部138は、帯電電極121に沿った円環形状となっている。なお、送風部138の形状は、コアンダ効果が帯電電極121の表面部144の直上に発生する形状であればよい。   The air blowing unit 138 is a nozzle that includes the air blowing port 145 and jets the pressurized air along the surface portion 144 of the charging electrode 121. In the case of the present embodiment, the air blowing unit 138 has an annular shape along the charging electrode 121. The shape of the air blowing unit 138 may be any shape as long as the Coanda effect is generated directly above the surface portion 144 of the charging electrode 121.

なお、送風装置137が発生させる気体流は空気ばかりでなく、例えば、窒素などの不活性ガスなどでも良く、また、過熱水蒸気など任意の気体を利用すればよい。送風装置137は、気体を高圧に封入したボンベなどから気体を供給し、気体流を発生させてもかまわない。   Note that the gas flow generated by the blower 137 is not limited to air but may be, for example, an inert gas such as nitrogen, or any gas such as superheated steam. The blower 137 may supply gas from a cylinder filled with gas at a high pressure to generate a gas flow.

第二送風装置113は、流出体115から流出される原料液300の飛行方向を変更し、ナノファイバ301を搬送して案内体102の内方を通過させるための気体流(図4中:W2)を発生させる装置である。本実施の形態の場合、第二送風装置113は、基台154側から流出体115の先端に向かう気体流を発生させる。第二送風装置113は、流出体115から径方向に流出される原料液300を軸方向に変更することができる風力を発生させることができるものとなっている。図2において、気体流は矢印で示している。本実施の形態の場合、第二送風装置113は、軸流ファンで構成されている。   The second air blower 113 changes the flight direction of the raw material liquid 300 flowing out from the outflow body 115, and transports the nanofiber 301 to pass the inside of the guide body 102 (in FIG. 4, W2). ). In the case of the present embodiment, the second blower 113 generates a gas flow from the base 154 side toward the tip of the outflow body 115. The 2nd air blower 113 can generate the wind force which can change the raw material liquid 300 discharged | emitted from the outflow body 115 to an axial direction to an axial direction. In FIG. 2, the gas flow is indicated by arrows. In the case of this Embodiment, the 2nd air blower 113 is comprised with the axial flow fan.

なお、本願発明において、第二送風装置113は、ナノファイバ製造装置100に備わらなくてもよい。ただし、送風装置137による層流W1によりベルヌーイ効果が生じ、風洞体112の内方に気体流を発生させるものでもかまわない。この場合、ナノファイバ製造装置100は、積極的に気体流を発生させる第二送風装置113を有しないこととなるが、第二送風装置113が存在する場合と同様の効果を得ることができる場合がある。
また、後述の吸引装置132や他の何らかの装置により、風洞体112などの内方に気体流が発生していることをもってナノファイバ製造装置100が第二送風装置113を備えているものとしてもよい。また、第二送風装置113は、シロッコファンなど他の送風機により構成してもかまわない。
In the present invention, the second air blower 113 may not be provided in the nanofiber manufacturing apparatus 100. However, the Bernoulli effect may be generated by the laminar flow W <b> 1 by the blower 137 and a gas flow may be generated inside the wind tunnel body 112. In this case, the nanofiber manufacturing apparatus 100 does not have the second air blowing device 113 that actively generates a gas flow, but can obtain the same effect as when the second air blowing device 113 exists. There is.
In addition, the nanofiber manufacturing apparatus 100 may include the second air blower 113 when a gas flow is generated inside the wind tunnel body 112 or the like by a suction device 132 described later or some other device. . Further, the second blower 113 may be constituted by another blower such as a sirocco fan.

さらにまた、放出装置101は、風洞体112と、風制御体124と、加熱装置125とを備えている。   Furthermore, the discharge device 101 includes a wind tunnel body 112, a wind control body 124, and a heating device 125.

風洞体112は、流出体115の近傍空間に流れる気体流(層流W1以外)を、所望の流れとなるように整流する風洞である。本実施の形態の場合、第二送風装置113で発生した気体流を帯電電極121と流出体115との間に案内する導管である。風洞体112により案内された気体流は、帯電電極121の内側を通過しつつ、流出体115の流出孔118から流出された原料液300と交差し、原料液300の飛行方向を変更する。   The wind tunnel body 112 is a wind tunnel that rectifies the gas flow (other than the laminar flow W1) flowing in the space near the outflow body 115 so as to obtain a desired flow. In the case of the present embodiment, it is a conduit for guiding the gas flow generated in the second blower 113 between the charging electrode 121 and the effluent body 115. The gas flow guided by the wind tunnel body 112 crosses the raw material liquid 300 flowing out from the outflow hole 118 of the outflow body 115 while passing through the inside of the charging electrode 121, and changes the flight direction of the raw material liquid 300.

風制御体124は、第二送風装置113により発生する気体流が流出孔118の開口端に当たらないよう気体流を制御する機能を有するものである。本実施の形態の場合、風制御体124として、気体流を所定の領域に流れるように案内する風路体が採用されている。風制御体124により、気体流が直接流出孔118に当たらないため、流出孔118から流出される原料液300が早期に蒸発して流出孔118を塞ぐことを可及的に防止し、原料液300を安定させて流出させ続けることが可能となる。なお、風制御体124は、流出孔118の風上に配置され気体流が流出孔118近傍に到達するのを防止する壁状の防風壁でもかまわない。   The wind control body 124 has a function of controlling the gas flow so that the gas flow generated by the second blower 113 does not hit the open end of the outflow hole 118. In the case of the present embodiment, an air passage body that guides a gas flow to flow in a predetermined region is adopted as the wind control body 124. Since the gas flow does not directly hit the outflow hole 118 by the wind control body 124, the raw material liquid 300 flowing out from the outflow hole 118 is prevented from evaporating at an early stage and blocking the outflow hole 118 as much as possible. It becomes possible to keep 300 flowing out stably. The wind control body 124 may be a wall-shaped windbreak wall that is arranged on the windward side of the outflow hole 118 and prevents the gas flow from reaching the vicinity of the outflow hole 118.

加熱装置125は、第二送風装置113が発生させる気体流を構成する気体を加熱する加熱源である。本実施の形態の場合、加熱装置125は、案内体102の内方に配置される円環状のヒータであり、加熱装置125を通過する気体を加熱することができるものとなっている。加熱装置125により気体流を加熱することにより、空間中に流出される原料液300は、蒸発が促進され効率よくナノファイバ301を製造することが可能となる。   The heating device 125 is a heating source that heats the gas constituting the gas flow generated by the second blower device 113. In the case of the present embodiment, the heating device 125 is an annular heater disposed inside the guide body 102 and can heat the gas passing through the heating device 125. By heating the gas flow with the heating device 125, evaporation of the raw material liquid 300 flowing out into the space is promoted, and the nanofiber 301 can be efficiently manufactured.

図5は、供給装置の一部を切り欠いて模式的に示す図である。
同図に示すように、供給装置107は、容器151と、昇圧装置153と、導出管156とを備え、また、第二容器152と、移送装置155と、開閉弁159と、案内管114とを備えている。また、供給装置107は、重量測定装置141と、制御装置142とを備えている。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a part of the supply device with a part cut away.
As shown in the figure, the supply device 107 includes a container 151, a booster 153, and a lead-out pipe 156, and a second container 152, a transfer device 155, an on-off valve 159, a guide pipe 114, and the like. It has. The supply device 107 includes a weight measuring device 141 and a control device 142.

容器151は、原料液300を貯留することができ、昇圧装置153から供給されるガスの圧力に抗し気密性を維持することのできる容器である。なお、容器151には、導出管156と、導入管157と、ガス導入管158とが挿通されている。   The container 151 is a container that can store the raw material liquid 300 and can maintain airtightness against the pressure of the gas supplied from the pressure increasing device 153. Note that a lead-out pipe 156, an introduction pipe 157, and a gas introduction pipe 158 are inserted into the container 151.

容器151が気密状態であるため、導出管156から原料液300をガス圧により圧送することが可能である。また、容器151が気密状態であるため原料液300から溶媒が蒸発することを抑制することが可能であり、容器151内方の圧力が高められるため、さらに溶媒の蒸発を抑制できる。従って、原料液300の品質を低下させることなく安定して流出体115に圧送することが可能となる。   Since the container 151 is in an airtight state, the raw material liquid 300 can be pumped from the outlet pipe 156 by gas pressure. Further, since the container 151 is in an airtight state, it is possible to suppress the solvent from evaporating from the raw material liquid 300, and since the pressure inside the container 151 is increased, the evaporation of the solvent can be further suppressed. Therefore, it is possible to stably pump the effluent 115 without reducing the quality of the raw material liquid 300.

昇圧装置153は、容器151にガスを導入し容器151内の圧力を上昇させる装置である。本実施の形態の場合、昇圧装置153は、圧力源161と調整弁162とを備えている。圧力源161は、例えば高い圧力のガスが封入されるボンベやアキュムレータのような装置である。調整弁162は、圧力源161の圧力を所定の圧力にまで降圧することのできるいわゆるレギュレータである。昇圧装置153に用いられるガスは特に限定されるものではない。例えば、空気等や窒素などの不活性ガス等を例示することができる。   The pressure increasing device 153 is a device that introduces gas into the container 151 and raises the pressure in the container 151. In the case of this embodiment, the booster 153 includes a pressure source 161 and a regulating valve 162. The pressure source 161 is a device such as a cylinder or an accumulator in which high-pressure gas is sealed, for example. The regulating valve 162 is a so-called regulator that can lower the pressure of the pressure source 161 to a predetermined pressure. The gas used for the booster 153 is not particularly limited. For example, an inert gas such as air or nitrogen can be exemplified.

導出管156は、一方の開口端が容器151に貯留される原料液300に浸漬状態で配置される管状の部材である。   The lead-out tube 156 is a tubular member that is disposed in a state where one open end is immersed in the raw material liquid 300 stored in the container 151.

第二容器152は、容器151よりも大容量の容器であって、大量の原料液300を貯留することのできるものである。   The second container 152 is a container having a larger capacity than the container 151, and can store a large amount of the raw material liquid 300.

移送装置155は、第二容器152から容器151に原料液300を移送するための装置である。移送装置155としては、例えば、ポンプなどを例示することができる。   The transfer device 155 is a device for transferring the raw material liquid 300 from the second container 152 to the container 151. An example of the transfer device 155 is a pump.

開閉弁159は、移送装置155から供給される原料液300を通過させるか否かを選択することのできる電磁弁である。   The on-off valve 159 is an electromagnetic valve that can select whether or not to pass the raw material liquid 300 supplied from the transfer device 155.

案内管114は、供給装置107から圧送される原料液300を流出体115まで案内する管体である。本実施の形態の場合、案内管114の先端部は、軸体116内に配置され、原料液の圧力により拡径する拡径部126を備えている。案内管114の内部に原料液300が挿通している場合は、拡径部126が拡径して軸体116と接触し、液密状態で接続される。また、案内管114の内部に原料液300が挿通されていない場合は、案内管114は、軸体116に対し容易に挿入し、また、抜き出すことができるものとなっている。   The guide tube 114 is a tube that guides the raw material liquid 300 fed from the supply device 107 to the outflow body 115. In the case of the present embodiment, the distal end portion of the guide tube 114 is provided in the shaft body 116 and is provided with a diameter-expanded portion 126 that is expanded by the pressure of the raw material liquid. When the raw material liquid 300 is inserted into the guide tube 114, the diameter-expanded portion 126 is expanded to come into contact with the shaft body 116 and are connected in a liquid-tight state. When the raw material liquid 300 is not inserted into the guide tube 114, the guide tube 114 can be easily inserted into and extracted from the shaft body 116.

重量測定装置141は、載置される容器151や収容される原料液300等の重量を測定するための装置であり、測定結果を情報として送信できるものとなっている。   The weight measuring device 141 is a device for measuring the weight of the container 151 to be placed, the raw material liquid 300 to be accommodated, and the like, and can transmit the measurement result as information.

制御装置142は、重量測定装置141から受信した情報を解析し、重量測定装置141から得られた情報が所定の重量以下の情報を含んでいる場合、開閉弁159を制御して原料液300を容器151内方に供給させることができる装置である。   The control device 142 analyzes the information received from the weight measuring device 141, and when the information obtained from the weight measuring device 141 includes information equal to or less than a predetermined weight, the control device 142 controls the on-off valve 159 to change the raw material liquid 300. It is a device that can be supplied to the inside of the container 151.

図6は、案内体近傍を示す斜視図である。
同図に示すように、案内体102は、放出装置101から放出され、気体流によって搬送されるナノファイバ301を所定の場所に案内する風洞である。
FIG. 6 is a perspective view showing the vicinity of the guide body.
As shown in the figure, the guide body 102 is a wind tunnel that guides the nanofiber 301 that is discharged from the discharge device 101 and conveyed by the gas flow to a predetermined place.

拡散体127は、案内体102と接続され、空間中において高密度状態で搬送されるナノファイバ301を広く均等に拡散させ低密度状態とする導管であり、ナノファイバ301が案内される空間を滑らか、かつ、連続的に拡大することで、ナノファイバ301を搬送する気体流の速度とナノファイバ301の速度とを徐々に減速させるフード状の部材である。本実施の形態の場合、拡散体127は、案内体102の高さをそのまま維持し、幅のみ徐々に広がるフード形状となっている。   The diffuser 127 is a conduit that is connected to the guide body 102 and diffuses the nanofibers 301 conveyed in a high density state in the space uniformly and in a low density state, and smoothes the space in which the nanofibers 301 are guided. And it is a hood-like member which gradually decelerates the speed of the gas flow which conveys nanofiber 301, and the speed of nanofiber 301 by expanding continuously. In the case of the present embodiment, the diffuser 127 has a hood shape that maintains the height of the guide body 102 as it is and gradually expands only the width.

収集装置103は、案内体102から放出されるナノファイバ301を収集するための装置である。本実施の形態の場合、収集装置103は、被堆積部材128と、巻回装置129と、部材供給装置130とを備えている。   The collection device 103 is a device for collecting the nanofibers 301 emitted from the guide body 102. In the case of the present embodiment, the collection device 103 includes a member to be deposited 128, a winding device 129, and a member supply device 130.

被堆積部材128は、静電延伸現象により製造され気体流により搬送されるナノファイバ301と気体流とを分離し、ナノファイバ301のみが堆積する部材である。本実施の形態の場合、被堆積部材128は、堆積したナノファイバ301と容易に分離可能な材質で構成された薄く柔軟性のある長尺のシート状の部材であり、気体流を容易に透過でき、ナノファイバ301を捕集しうる網状の部材である。具体的に被堆積部材128としては、アラミド繊維からなる長尺の布を例示することができる。さらに、被堆積部材128の表面にテフロン(登録商標)コートを行うと、堆積したナノファイバ301を被堆積部材128から剥ぎ取る際の剥離性が向上するため好ましい。また、被堆積部材128は、ロール状に巻き付けられた状態で部材供給装置130から供給されるものとなっている。   The member 128 to be deposited is a member that separates the nanofiber 301 manufactured by the electrostatic stretching phenomenon and conveyed by the gas flow from the gas flow, and deposits only the nanofiber 301. In the case of the present embodiment, the member 128 to be deposited is a thin and flexible long sheet-like member made of a material that can be easily separated from the deposited nanofibers 301, and easily passes a gas flow. It is a net-like member that can collect the nanofibers 301. Specifically, as the member 128 to be deposited, a long cloth made of aramid fibers can be exemplified. Furthermore, it is preferable to apply a Teflon (registered trademark) coating on the surface of the member 128 to be deposited because the peelability when the deposited nanofiber 301 is peeled off from the member 128 to be deposited is improved. Further, the deposition target member 128 is supplied from the member supply device 130 in a state of being wound in a roll shape.

巻回装置129は、被堆積部材128を移送することができる装置である。本実施の形態の場合、長尺の被堆積部材128を巻き取りながら部材供給装置130から引き出し、堆積するナノファイバ301と共に被堆積部材128を搬送するものとなっている。巻回装置129は、不織布状に堆積しているナノファイバ301を被堆積部材128とともに巻き取ることができるものとなっている。   The winding device 129 is a device that can transfer the member 128 to be deposited. In the case of the present embodiment, the member to be deposited 128 is transported together with the nanofibers 301 to be pulled out from the member supply device 130 while winding the long member to be deposited 128. The winding device 129 can wind up the nanofiber 301 deposited in a nonwoven fabric shape together with the member 128 to be deposited.

誘引装置104は、図1に示すように、ナノファイバ301を被堆積部材128に誘引するための装置である。本実施の形態の場合、誘引装置104は、異なる誘引方式を同時、または、選択的に実施できるように、気体誘引装置143と、電界誘引装置133とを備えている。   As shown in FIG. 1, the attracting device 104 is a device for attracting the nanofiber 301 to the deposition target member 128. In the case of the present embodiment, the attracting device 104 includes a gas attracting device 143 and an electric field attracting device 133 so that different attracting methods can be performed simultaneously or selectively.

気体誘引装置143は、気体流を吸引することによりナノファイバ301を被堆積部材128に誘引する装置であり、被堆積部材128の後方に配置されている。本実施の形態の場合、気体誘引装置143は吸引装置132と集中体131とを備えている。   The gas attracting device 143 is a device that attracts the nanofiber 301 to the deposition target member 128 by sucking a gas flow, and is disposed behind the deposition target member 128. In the case of the present embodiment, the gas attracting device 143 includes a suction device 132 and a concentrating body 131.

集中体131は、拡散体127で広がった気体流を受け取り、吸引装置132に至るまでの間に気体流を集中させる部材であり、拡散体127とは逆向きの漏斗形状となっている。   The concentrator 131 is a member that receives the gas flow spread by the diffuser 127 and concentrates the gas flow until reaching the suction device 132, and has a funnel shape opposite to the diffuser 127.

吸引装置132は、被堆積部材128を通過する気体流を強制的に吸引する送風機である。吸引装置132は、シロッコファンや軸流ファンなどの送風機であって、被堆積部材128を通過して速度が落ちた気体流を高い速度に加速することのできる装置である。吸引装置132により気体流を吸引することで、ナノファイバ301を製造する際に蒸発する溶媒も同時に吸引される。そのようにすることで、引火性の高い溶媒を使用する場合においても、案内体102の内部が爆発濃度まで達することはなく、安心して装置の使用ができるようになる。   The suction device 132 is a blower that forcibly sucks the gas flow passing through the member 128 to be deposited. The suction device 132 is a blower such as a sirocco fan or an axial fan, and is a device capable of accelerating a gas flow that has passed through the deposition target member 128 and has a reduced velocity to a high velocity. By sucking the gas flow with the suction device 132, the solvent that evaporates when the nanofiber 301 is manufactured is also sucked at the same time. By doing so, even when a highly flammable solvent is used, the inside of the guide body 102 does not reach the explosion concentration, and the apparatus can be used with confidence.

電界誘引装置133は、帯電しているナノファイバ301を電界により被堆積部材128に誘引する装置であり、誘引電極134と、誘引電源135とを備えている。   The electric field attracting device 133 is a device that attracts the charged nanofiber 301 to the deposition target member 128 by an electric field, and includes an attracting electrode 134 and an attracting power source 135.

誘引電極134は、帯電したナノファイバ301を誘引するための電界を発生させるための電極である。本実施の形態の場合、誘引電極134には気体流を通過させることのできる金属製の網が採用されている。誘引電極134は、拡散体127の開口部全体に広がって設けられている。   The attracting electrode 134 is an electrode for generating an electric field for attracting the charged nanofiber 301. In the case of the present embodiment, a metal net capable of passing a gas flow is employed for the attracting electrode 134. The attracting electrode 134 is provided so as to spread over the entire opening of the diffuser 127.

誘引電源135は、誘引電極134を所定の電圧及び極性に維持することができる直流電源である。本実施の形態の場合、誘引電源135は、0V(接地状態)から200KV以下の範囲で自由に電圧と極性を変更することができる直流電源である。   The attraction power source 135 is a DC power source that can maintain the attraction electrode 134 at a predetermined voltage and polarity. In the case of the present embodiment, the attracting power source 135 is a DC power source that can freely change the voltage and polarity in the range of 0 V (grounded state) to 200 KV or less.

なお、誘引電極134は、実施の形態において金属製の網が採用されているが、それに限定されるものではない。例えば、被堆積部材128の幅程度の長さを備え所定の幅を有する棒状体でもよい。また、棒状の誘引電極134を複数本並べてもかまわない。   In addition, although the metal mesh is employ | adopted for the attracting electrode 134 in embodiment, it is not limited to it. For example, a rod-like body having a predetermined width and a length approximately equal to the width of the member to be deposited 128 may be used. A plurality of rod-like attracting electrodes 134 may be arranged.

なお、帯電電源122が交流電源の場合は、誘引電源135を交流電源としても良い。
回収装置105は、原料液300から蒸発した溶剤を気体流から分離して回収することのできる装置である。回収装置105に関しては、原料液300に用いられる溶剤の種類によって異なるが、例えば、気体を低温にして溶剤を結露させて回収する装置や、活性炭やゼオライトを用いて溶剤のみを吸着させる装置、液体などに溶剤を溶け込ませる装置やこれらを組み合わせた装置を例示できる。
When the charging power source 122 is an AC power source, the attracting power source 135 may be an AC power source.
The recovery device 105 is a device that can separate and recover the solvent evaporated from the raw material liquid 300 from the gas flow. The recovery device 105 differs depending on the type of solvent used in the raw material liquid 300. For example, a device that recovers a gas by condensing the solvent at a low temperature, a device that adsorbs only the solvent using activated carbon or zeolite, a liquid Examples thereof include an apparatus for dissolving a solvent in the apparatus and a combination of these apparatuses.

ここで、ナノファイバ301を構成する樹脂としては、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−フェニレンイソフタレート、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、ポリアミド、アラミド、ポリイミド、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、ポリペプチド等およびこれらの共重合体等の高分子物質を例示できる。また、上記より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在してもかまわない。なお、上記は例示であり、本願発明は上記樹脂に限定されるものではない。   Here, as the resin constituting the nanofiber 301, polypropylene, polyethylene, polystyrene, polyethylene oxide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, poly-m-phenylene terephthalate, poly-p-phenylene isophthalate, polyfluoride. Vinylidene, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride-acrylate copolymer, polyacrylonitrile, polyacrylonitrile-methacrylate copolymer, polycarbonate, polyarylate, polyester carbonate, polyamide, aramid, polyimide , Polycaprolactone, polylactic acid, polyglycolic acid, collagen, polyhydroxybutyric acid, polyvinyl acetate, Ripepuchido etc. and can be exemplified a polymer material such as a copolymer thereof. Moreover, the kind selected from the above may be used, and a plurality of kinds may be mixed. In addition, the above is an illustration and this invention is not limited to the said resin.

原料液300に使用される溶媒としては、揮発性のある有機溶剤などを例示することができる。具体的に例示すると、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、クロロホルム、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、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホオキシド、ピリジン、水等を挙示することができる。また、上記より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在してもかまわない。なお、上記は例示であり、本願発明に用いられる原料液300は上記溶媒を採用することに限定されるものではない。   Examples of the solvent used for the raw material liquid 300 include volatile organic solvents. Specific examples are methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, hexafluoroisopropanol, tetraethylene glycol, triethylene glycol, dibenzyl alcohol, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl. Ketone, methyl-n-hexyl ketone, methyl-n-propyl ketone, diisopropyl ketone, diisobutyl ketone, acetone, hexafluoroacetone, phenol, formic acid, methyl formate, ethyl formate, propyl formate, methyl benzoate, ethyl benzoate, benzoate Propyl acid, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dipropyl phthalate, methyl chloride, ethyl chloride, methylene chloride, chloroform, o-chloroto Ene, p-chlorotoluene, chloroform, carbon tetrachloride, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, trichloroethane, dichloropropane, dibromoethane, dibromopropane, methyl bromide, ethyl bromide, propyl bromide, acetic acid, Benzene, toluene, hexane, cyclohexane, cyclohexanone, cyclopentane, o-xylene, p-xylene, m-xylene, acetonitrile, tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, pyridine, water Etc. can be listed. Moreover, the kind selected from the above may be used, and a plurality of kinds may be mixed. In addition, the above is an illustration and the raw material liquid 300 used for this invention is not limited to employ | adopting the said solvent.

さらに、原料液300に骨材や可塑剤などの添加剤を添加してもよい。当該添加剤としては、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、珪化物、弗化物、硫化物等を挙げることができるが、耐熱性、加工性などの観点から酸化物を用いることが好ましい。当該酸化物としては、Al23、SiO2、TiO2、Li2O、Na2O、MgO、CaO、SrO、BaO、B23、P25、SnO2、ZrO2、K2O、Cs2O、ZnO、Sb23、As23、CeO2、V25、Cr23、MnO、Fe23、CoO、NiO、Y23、Lu23、Yb23、HfO2、Nb25等を例示することができる。また、上記より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在してもかまわない。なお、上記は例示であり、本願発明の原料液300に添加される物質は、上記添加剤に限定されるものではない。 Furthermore, an additive such as an aggregate or a plasticizer may be added to the raw material liquid 300. Examples of the additive include oxides, carbides, nitrides, borides, silicides, fluorides, sulfides, and the like. From the viewpoints of heat resistance and workability, oxides are preferably used. Examples of the oxide include Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , Li 2 O, Na 2 O, MgO, CaO, SrO, BaO, B 2 O 3 , P 2 O 5 , SnO 2 , ZrO 2 , K. 2 O, Cs 2 O, ZnO, Sb 2 O 3 , As 2 O 3 , CeO 2 , V 2 O 5 , Cr 2 O 3 , MnO, Fe 2 O 3 , CoO, NiO, Y 2 O 3 , Lu 2 Examples thereof include O 3 , Yb 2 O 3 , HfO 2 , Nb 2 O 5 and the like. Moreover, the kind selected from the above may be used, and a plurality of kinds may be mixed. In addition, the above is an illustration and the substance added to the raw material liquid 300 of this invention is not limited to the said additive.

原料液300における溶媒と樹脂との混合比率は、溶媒の種類と樹脂の種類とにより異なるが、溶媒量は、約60重量%から98重量%の間が望ましい。   Although the mixing ratio of the solvent and the resin in the raw material liquid 300 varies depending on the type of the solvent and the type of the resin, the amount of the solvent is preferably between about 60 wt% and 98 wt%.

本実施の形態のように、原料液300や製造されるナノファイバ301を気体流により搬送し、また、当該気体流を吸引装置132で吸引する場合、溶媒蒸気が滞留することなく流れるため、溶媒を50重量%以上含んだ原料液300であっても十分に蒸発し、静電延伸現象を発生させることが可能となる。従って、溶質である樹脂の濃度が薄い状態からナノファイバ301を製造することができるため、より細いナノファイバ301をも製造することも可能となる。また、原料液300の調整可能範囲が広がるため、製造されるナノファイバ301の性能の範囲も広くすることが可能となる。   As in the present embodiment, when the raw material liquid 300 and the manufactured nanofibers 301 are transported by a gas flow, and the gas flow is sucked by the suction device 132, the solvent vapor flows without stagnation. Even if it is the raw material liquid 300 containing 50 weight% or more, it will fully evaporate and it will become possible to generate an electrostatic stretching phenomenon. Therefore, since the nanofiber 301 can be manufactured from a state in which the concentration of the resin that is a solute is low, it is also possible to manufacture a thinner nanofiber 301. Moreover, since the adjustable range of the raw material liquid 300 is widened, the performance range of the manufactured nanofiber 301 can be widened.

次に、上記構成のナノファイバ製造装置100を用いたナノファイバ301の製造方法を説明する。   Next, the manufacturing method of the nanofiber 301 using the nanofiber manufacturing apparatus 100 of the said structure is demonstrated.

まず、送風装置137を稼働させて、帯電電極121の表面部144の直上に気体の層流W1を発生させる。具体的には送風部138の送風口145から高圧の空気を噴射する。これによりコアンダ効果が発生し、層流W1が発生する(送風工程)。   First, the blower 137 is operated to generate a laminar gas flow W <b> 1 immediately above the surface portion 144 of the charging electrode 121. Specifically, high-pressure air is ejected from the air blowing port 145 of the air blowing unit 138. As a result, the Coanda effect is generated and a laminar flow W1 is generated (air blowing process).

次に、第二送風装置113、及び、吸引装置132を稼働させ、風洞体112や、案内体102、拡散体127、集中体131の内方に放出装置101から収集装置103に向かう気体流を発生させる(第二送風工程)。   Next, the second air blower 113 and the suction device 132 are operated, and the gas flow from the discharge device 101 to the collection device 103 is inward of the wind tunnel body 112, the guide body 102, the diffusion body 127, and the concentration body 131. Generate (second blowing process).

以上の状態で、案内体102内の気体流W2の風量が毎分30立米となるようナノファイバ製造装置100を調整した。なお、層流W1の風速は、気体流W2の10倍以上であった。   In the above-described state, the nanofiber manufacturing apparatus 100 was adjusted so that the air volume of the gas flow W2 in the guide body 102 was 30 sq.m per minute. In addition, the wind speed of the laminar flow W1 was 10 times or more of the gas flow W2.

次に、容器151に昇圧装置153から所定の圧力のガスを導入する。本実施の形態の場合、容器151の重量を監視し、第二容器152から原料液300を容器151に適宜供給することにより、容器151内には一定量の原料液300が常に貯留されている。また、昇圧装置153から導入されるガスは、空気を用いた。これにより、容器151内方の圧力が高まり、導出管156から原料液300が常に一定の圧力で導出される。   Next, a gas having a predetermined pressure is introduced into the container 151 from the booster 153. In the case of the present embodiment, by monitoring the weight of the container 151 and appropriately supplying the raw material liquid 300 from the second container 152 to the container 151, a certain amount of the raw material liquid 300 is always stored in the container 151. . In addition, air was used as the gas introduced from the booster 153. Thereby, the pressure inside the container 151 is increased, and the raw material liquid 300 is always led out from the outlet pipe 156 at a constant pressure.

容器151から導出された原料液300は、案内管114を通過して流出体115の貯留室108まで圧送される。ここで、導出管156と案内管114と流出体115とは、一連に接続されており、原料液300は、空気に触れること無く流出体115の貯留室108に供給される。   The raw material liquid 300 led out from the container 151 passes through the guide tube 114 and is pumped to the storage chamber 108 of the effluent 115. Here, the outlet tube 156, the guide tube 114, and the outflow body 115 are connected in series, and the raw material liquid 300 is supplied to the storage chamber 108 of the outflow body 115 without being exposed to air.

なお、容器151の容量が十分にある場合、開閉弁159を閉状態にしたままで、操業してもかまわない。所定の圧力で液面を押す場合に、密閉状態を維持できるからである。   If the capacity of the container 151 is sufficient, the container 151 may be operated with the on-off valve 159 kept closed. This is because the sealed state can be maintained when the liquid level is pressed at a predetermined pressure.

流出体115に供給された原料液300は貯留室108を満たし、流出孔118から空間中に流出する(供給工程)。以上により、原料液300は、供給装置107から空気に触れることなく流出孔118まで到達する。   The raw material liquid 300 supplied to the outflow body 115 fills the storage chamber 108 and flows out from the outflow hole 118 into the space (supply process). As described above, the raw material liquid 300 reaches the outflow hole 118 from the supply device 107 without touching the air.

本実施の形態に採用される溶質としての樹脂は、ポリウレタンを選定した。また、原料液300を構成する溶媒は、N,N−ジメチルアセトアミドを選定した。原料液300における溶質と溶媒との混合比率は、ポリウレタンを25重量%、N,N−ジメチルアセトアミドを75重量%とした。   Polyurethane was selected as the solute resin employed in the present embodiment. Further, N, N-dimethylacetamide was selected as the solvent constituting the raw material liquid 300. The mixing ratio of the solute and the solvent in the raw material liquid 300 was 25% by weight of polyurethane and 75% by weight of N, N-dimethylacetamide.

次に、帯電電源122により帯電電極121を正または負の高電圧とする。帯電電極121の近傍に配置される流出体115の流出孔118に電荷が集中し、当該電荷が流出体115の流出孔118を通過して空間中に流出する原料液300に転移し、原料液300が帯電する(帯電工程)。   Next, the charging electrode 121 is set to a positive or negative high voltage by the charging power source 122. Charge concentrates in the outflow hole 118 of the outflow body 115 arranged in the vicinity of the charging electrode 121, and the charge passes through the outflow hole 118 of the outflow body 115 and is transferred to the raw material liquid 300 which flows into the space. 300 is charged (charging process).

前記帯電工程と同時期に駆動装置117により流出体115を回転させ、流出体115の周壁に設けられる流出孔118から原料液300を所定の圧力と遠心力とで空間中に流出させる(回転工程、流出工程)。   At the same time as the charging step, the driving body 117 rotates the outflow body 115, and the raw material liquid 300 flows out into the space with a predetermined pressure and centrifugal force from the outflow hole 118 provided in the peripheral wall of the outflow body 115 (rotation process). Spill process).

具体的には、外径がΦ60mmの流出体115を用いた。流出体115は、周方向等間隔に72個の流出孔118が設けられている。流出孔118の直径は、0.2mmであり、形状は円形であった。一方、帯電電極121は内径Φ600mmのものを用い、帯電電源122により帯電電極121を接地電位に対して負の60KVとした。これにより、流出体115には正の電荷が誘導され、正に帯電した原料液300が流出することとなる。   Specifically, an effluent 115 having an outer diameter of Φ60 mm was used. The outflow body 115 is provided with 72 outflow holes 118 at equal intervals in the circumferential direction. The diameter of the outflow hole 118 was 0.2 mm, and the shape was circular. On the other hand, the charging electrode 121 having an inner diameter of Φ600 mm was used, and the charging electrode 121 was made negative 60 KV with respect to the ground potential by the charging power source 122. As a result, a positive charge is induced in the effluent 115, and the positively charged raw material liquid 300 flows out.

流出孔118から流出された原料液300は、初めて気体流(空気)と接触し、気体流により搬送され(搬送工程)、気体流に乗り案内体102に案内される。   The raw material liquid 300 that has flowed out of the outflow hole 118 first comes into contact with the gas flow (air), is conveyed by the gas flow (conveying step), and is guided to the guide body 102 by riding on the gas flow.

ここで、原料液300の帯電状態と帯電電極121とは逆極性であるため、クーロン力により引きつけられて帯電電極121の方向に向いて飛行しようとするが、帯電電極121に向かう原料液300は気体流W2により方向が変えられ、案内体102に向かって飛行することとなる。さらに、帯電電極121に向かおうとする原料液300やナノファイバ301は、層流W1により方向が変えられる。従って、原料液300やナノファイバ301が帯電電極121に付着することを可及的に回避し、ナノファイバ301の生産効率(歩留まり)を向上させることが可能となる。   Here, since the charged state of the raw material liquid 300 and the charging electrode 121 are opposite in polarity, the raw material liquid 300 that is attracted by the Coulomb force to fly toward the charging electrode 121 is The direction is changed by the gas flow W2, and the aircraft flies toward the guide body 102. Further, the direction of the raw material liquid 300 and the nanofiber 301 that are going to the charging electrode 121 is changed by the laminar flow W1. Therefore, it is possible to avoid as much as possible that the raw material liquid 300 and the nanofibers 301 adhere to the charging electrode 121, and to improve the production efficiency (yield) of the nanofibers 301.

原料液300は、静電延伸現象によりナノファイバ301を製造しつつ(ナノファイバ製造工程)放出装置101から放出される。ここで、原料液300は、強い帯電状態(高い電荷密度)で流出しているため、静電延伸が容易に発生し、流出した原料液300のほとんどがナノファイバ301に変化していく。また、原料液300は、強い帯電状態(高い電荷密度)で流出しているため、静電延伸が何次にもわたって発生し、線径の細いナノファイバ301が大量に製造される。   The raw material liquid 300 is discharged from the discharge device 101 while manufacturing the nanofiber 301 by the electrostatic stretching phenomenon (nanofiber manufacturing process). Here, since the raw material liquid 300 flows out in a strong charged state (high charge density), electrostatic stretching easily occurs, and most of the raw material liquid 300 that flows out changes to the nanofibers 301. In addition, since the raw material liquid 300 flows out in a strongly charged state (high charge density), electrostatic stretching occurs over many orders, and a large amount of nanofibers 301 with a small wire diameter are manufactured.

また、前記気体流は、加熱装置125により加熱されており、原料液300の飛行を案内しつつ、原料液300に熱を与えて溶剤の蒸発を促進し静電延伸を促進している。   Further, the gas flow is heated by the heating device 125, and while guiding the flight of the raw material liquid 300, heat is applied to the raw material liquid 300 to promote evaporation of the solvent and promote electrostatic stretching.

以上のようにして放出装置101から放出されるナノファイバ301は、案内体102に導入される。そして、ナノファイバ301は、案内体102の内方を気体流に搬送されながら収集装置103に向かって案内される(案内工程)。   The nanofibers 301 emitted from the emission device 101 as described above are introduced into the guide body 102. Then, the nanofiber 301 is guided toward the collection device 103 while being conveyed in the gas flow inside the guide body 102 (guide process).

拡散体127にまで搬送されたナノファイバ301は、ここで急速に速度が低下すると共に、均一な分散状態となる(拡散工程)。   The nanofibers 301 transported to the diffuser 127 are rapidly reduced in speed and are uniformly dispersed (diffusion process).

この状態において、被堆積部材128の背方に配置される吸引装置132は、蒸発した溶媒と共に気体流を吸引し、ナノファイバ301を被堆積部材128上に誘引する(誘引工程)。また、電圧が印加された誘引電極134により電界が発生し、当該電界によってもナノファイバ301が誘引される(誘引工程)。   In this state, the suction device 132 disposed behind the deposition target member 128 sucks the gas flow together with the evaporated solvent, and attracts the nanofiber 301 onto the deposition target member 128 (attraction process). In addition, an electric field is generated by the attracting electrode 134 to which a voltage is applied, and the nanofiber 301 is also attracted by the electric field (attraction process).

以上により、被堆積部材128により気体流から分けられてナノファイバ301が収集される(収集工程)。被堆積部材128は、巻回装置129によりゆっくり移送されているため、ナノファイバ301も移送方向に延びた長尺の帯状部材として回収される。   As described above, the nanofiber 301 is collected by being separated from the gas flow by the deposition target member 128 (collecting step). Since the member to be deposited 128 is slowly transferred by the winding device 129, the nanofiber 301 is also collected as a long belt-like member extending in the transfer direction.

被堆積部材128を通過した気体流は、吸引装置132により加速され、回収装置105に到達する。回収装置105では、気体流から溶媒を分離回収する(回収工程)。   The gas flow that has passed through the deposition target 128 is accelerated by the suction device 132 and reaches the recovery device 105. The recovery device 105 separates and recovers the solvent from the gas flow (recovery process).

以上のような構成のナノファイバ製造装置100を用い、以上のナノファイバ製造方法を実施することによって、流出孔118から流出するまで原料液300を空気に触れさせることなく供給することができるため、安定した品質の原料液300を空間中に流出し続けることができ、品質の高いナノファイバ301を安定した状態で長期間製造し続けることができる。また、流出孔118において原料液300中の樹脂が固化するのを防止することができ、流出孔118の目詰まりを除去するメンテナンス作業の回数を減少させることが可能となる。   By using the nanofiber manufacturing apparatus 100 configured as described above and performing the above nanofiber manufacturing method, the raw material liquid 300 can be supplied without being exposed to air until it flows out from the outflow hole 118. Stable quality raw material liquid 300 can continue to flow into the space, and high-quality nanofibers 301 can be manufactured in a stable state for a long period of time. Further, the resin in the raw material liquid 300 can be prevented from solidifying in the outflow hole 118, and the number of maintenance operations for removing clogging of the outflow hole 118 can be reduced.

また、遠心力と共に原料液300の圧力により流出孔118から原料液300が流出するため、各流出孔118から均等に原料液300が流出し、製造されるナノファイバ301の品質を安定させることが可能となる。   Further, since the raw material liquid 300 flows out from the outflow holes 118 due to the pressure of the raw material liquid 300 together with the centrifugal force, the raw material liquid 300 flows out from each outflow hole 118 evenly, and the quality of the manufactured nanofibers 301 can be stabilized. It becomes possible.

図7は、放出装置の別態様を示す断面図である。
同図に示すように、帯電電極121は断面が円形の環状の部材である。一方、放出装置101は、第二送風装置113は備えられていない。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another embodiment of the discharge device.
As shown in the figure, the charging electrode 121 is an annular member having a circular cross section. On the other hand, the discharge device 101 is not provided with the second blower device 113.

以上のような放出装置101で有っても、コアンダ効果によって層流W1が発生し、当該層流W1によるベルヌーイの効果によりナノファイバ301を搬送するための気体流W2が発生する。   Even in the discharge device 101 as described above, a laminar flow W1 is generated by the Coanda effect, and a gas flow W2 for transporting the nanofiber 301 is generated by the Bernoulli effect by the laminar flow W1.

図8は、放出装置の別態様を示す断面図である。
同図に示すように、流出体115は、多数のノズル169がマトリクス状に配置された矩形の部材であり、案内管114から供給された原料液300の圧力で、原料液300を空間中に流出するものである。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing another embodiment of the discharge device.
As shown in the figure, the outflow body 115 is a rectangular member in which a large number of nozzles 169 are arranged in a matrix, and the raw material liquid 300 is brought into the space by the pressure of the raw material liquid 300 supplied from the guide tube 114. It will leak.

帯電電極121は、マトリクス状に配置された多数のノズル169の全てを覆うことができる大きさの板状の部材であり、流出体115に対向する面には凸曲面状の表面部144が設けられている。   The charging electrode 121 is a plate-like member having a size that can cover all of the many nozzles 169 arranged in a matrix, and a convex curved surface portion 144 is provided on the surface facing the outflow body 115. It has been.

また、帯電電極121の上流端側には、奥行き方向(図8に対し垂直方向)に伸びた細長い送風部138が設けられている。   Further, on the upstream end side of the charging electrode 121, an elongated air blower 138 extending in the depth direction (perpendicular to FIG. 8) is provided.

以上のように、流出体115や帯電電極121の形状がいろいろな態様を呈したとしても、送風装置137により層流W1が発生すれば、帯電電極121に付着する原料液300やナノファイバ301の量を減少させることができ、ナノファイバ301の生産効率を向上させることが可能となる。   As described above, even if the shapes of the effluent 115 and the charging electrode 121 have various forms, if the laminar flow W1 is generated by the blower 137, the raw material liquid 300 and the nanofibers 301 attached to the charging electrode 121 The amount can be reduced, and the production efficiency of the nanofiber 301 can be improved.

本願発明は、ナノファイバの製造やナノファイバを用いた紡糸、不織布の製造に利用可能である。   The present invention can be used for producing nanofibers, spinning using nanofibers, and producing nonwoven fabrics.

ナノファイバ製造装置を一部切り欠いて示す平面図である。It is a top view which notches and shows a nanofiber manufacturing apparatus partially. 放出装置の一部を切り欠いて示す平面図である。It is a top view which notches and shows a part of discharge | release apparatus. 放出装置の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the discharge | release apparatus. 帯電電極と送風装置137とを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a charging electrode and the air blower 137. 供給装置の一部を切り欠いて模式的に示す図である。It is a figure which cuts off a part of supply apparatus and shows typically. 案内体近傍を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the guide body vicinity. 放出装置の別態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another aspect of the discharge | release apparatus. 放出装置の別態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another aspect of the discharge | release apparatus.

100 ナノファイバ製造装置
101 放出装置
102 案内体
103 収集装置
104 誘引装置
105 回収装置
106 パッキン
107 供給装置
108 貯留室
109 ベアリング
110 流出装置
111 帯電装置
112 風洞体
113 第二送風装置
114 案内管
115 流出体
116 軸体
117 駆動装置
118 流出孔
119 回転基体
120 蓋体
121 帯電電極
122 帯電電源
123 接地装置
124 風制御体
125 加熱装置
126 拡径部
127 拡散体
128 被堆積部材
129 巻回装置
130 部材供給装置
131 集中体
132 吸引装置
133 電界誘引装置
134 誘引電極
135 誘引電源
137 送風装置
138 送風部
139 コンプレッサ
141 重量測定装置
142 制御装置
143 気体誘引装置
144 表面部
145 送風口
151 容器
152 第二容器
153 昇圧装置
154 基台
155 移送装置
156 導出管
157 導入管
158 ガス導入管
159 開閉弁
161 圧力源
162 調整弁
169 ノズル
300 原料液
301 ナノファイバ
W1 層流
W2 気体流
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Nanofiber manufacturing apparatus 101 Discharge apparatus 102 Guide body 103 Collecting apparatus 104 Attraction apparatus 105 Recovery apparatus 106 Packing 107 Supply apparatus 108 Storage chamber 109 Bearing 110 Outflow apparatus 111 Charging apparatus 112 Wind tunnel body 113 Second ventilation apparatus 114 Guide pipe 115 Outflow body 116 Shaft body 117 Driving device 118 Outflow hole 119 Rotating base body 120 Lid body 121 Charging electrode 122 Charging power source 123 Grounding device 124 Wind control body 125 Heating device 126 Diameter expansion portion 127 Diffuser 128 Deposited member 129 Winding device 130 Member supply device 131 Concentrating body 132 Suction device 133 Electric field attraction device 134 Attracting electrode 135 Attracting power source 137 Blower device 138 Blower unit 139 Compressor 141 Weight measuring device 142 Control device 143 Gas attraction device 144 Surface portion 145 Blower port 151 Container 1 2 a second container 153 booster 154 base plate 155 transfer device 156 discharging pipe 157 inlet pipe 158 gas introduction pipe 159 off valve 161 pressure source 162 control valve 169 nozzle 300 raw material liquid 301 nanofibers W1 layer flow W2 gas flow

Claims (7)

原料液を空間中で電気的に延伸させて、ナノファイバを製造するナノファイバ製造装置であって、
原料液を空間中に流出させる流出孔を有する流出体と、
前記流出体と所定の間隔を隔てて配置される帯電電極であって、前記流出体から臨む面に凸曲面状の表面部を備える帯電電極と、
前記表面部の直上に気体の層流を発生させる送風装置と、
前記流出体と前記帯電電極との間に所定の電圧を印加する帯電電源とを備え
前記帯電電極の直上に発生する層流により、前記帯電電極に向かって近づいてくる原料液やナノファイバを強制的に他の場所へ搬送することを特徴とするナノファイバ製造装置。
A nanofiber manufacturing apparatus for manufacturing nanofibers by electrically stretching a raw material liquid in a space,
An outflow body having an outflow hole for flowing the raw material liquid into the space;
A charging electrode disposed at a predetermined interval from the outflow body, the charging electrode having a convex curved surface portion on a surface facing the outflow body;
A blower that generates a laminar flow of gas directly above the surface portion;
A charging power source for applying a predetermined voltage between the effluent and the charging electrode ;
Wherein the laminar flow that occurs directly above the charging electrode, forcing device for production of nanofibres characterized in that the transport to another location come material solution and nano fibers approaching toward the charging electrode.
前記流出体は、筒形状であり、
前記流出孔は、前記流出体の周壁に設けられ、
前記帯電電極は、環形状であり、前記流出体を取り囲むように配置され、
前記送風装置は、前記帯電電極に沿った環状の送風口を備える
請求項1に記載のナノファイバ製造装置。
The outflow body has a cylindrical shape,
The outflow hole is provided in a peripheral wall of the outflow body,
The charging electrode has an annular shape and is disposed so as to surround the effluent;
The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the blower includes an annular blower opening along the charging electrode.
さらに、
前記流出体を回転させる駆動装置を備える
請求項2に記載のナノファイバ製造装置。
further,
The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 2, further comprising a driving device that rotates the outflow body.
さらに、
空間中で製造されたナノファイバを搬送する気体流を発生させる第二送風装置を備える請求項1に記載のナノファイバ製造装置。
further,
The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a second air blowing device that generates a gas flow for transporting the nanofiber manufactured in the space.
さらに、
空間中で製造されたナノファイバを所定の場所に案内する案内体を備える請求項1に記載のナノファイバ製造装置。
further,
The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a guide body that guides the nanofiber manufactured in the space to a predetermined place.
さらに、
空間中で製造されるナノファイバを収集する収集装置と、
前記収集装置にナノファイバを誘引する誘引装置と
を備える請求項1に記載のナノファイバ製造装置。
further,
A collection device for collecting nanofibers produced in space;
The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising an attracting device that attracts nanofibers to the collecting device.
原料液を空間中で電気的に延伸させて、ナノファイバを製造するナノファイバ製造方法であって、
流出体が有する流出孔から原料液を空間中に流出させる流出工程と、
前記流出体と所定の間隔を隔てて配置される帯電電極であって、前記流出体から臨む面に凸曲面状の表面部を備える帯電電極と前記流出体の間に所定の電圧を印加する帯電工程と、
前記表面部の直上に気体の層流を発生させる送風工程とを含み、
前記帯電電極の直上に発生する層流により、前記帯電電極に向かって近づいてくる原料液やナノファイバを強制的に他の場所へ搬送することを特徴とするナノファイバ製造方法。
A nanofiber manufacturing method for manufacturing a nanofiber by electrically stretching a raw material liquid in a space,
An outflow step of flowing the raw material liquid into the space from the outflow hole of the outflow body;
A charging electrode disposed at a predetermined interval from the outflow body, the charging electrode having a convex curved surface portion on a surface facing the outflow body and a charging voltage for applying a predetermined voltage between the outflow body Process,
Look containing a blowing step of generating a laminar flow of gas immediately above the surface portion,
A nanofiber manufacturing method , wherein a raw material solution or a nanofiber approaching the charging electrode is forcibly conveyed to another place by a laminar flow generated immediately above the charging electrode .
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