JP5358595B2 - Nanofiber manufacturing apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高分子溶液から高分子のナノファイバーを静電爆発によって作製するナノファイバー製造装置およびその方法に関する。 The present invention relates to a nanofiber production apparatus and method for producing polymer nanofibers from a polymer solution by electrostatic explosion.
従来より、所定の電位が印加されたコレクタと、コレクタから所定の距離の位置にあって該コレクタに対して所定の電位差(例えば20〜200KV)の電圧が印加されたノズルとをハウジング内に有するナノファイバー製造装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。電圧が印加されたノズルは、ナノファイバーの原料液(高分子溶液)を帯電しつつコレクタに向かって吐出する。吐出された原料液は、コレクタに向かう途中に静電爆発する。この静電爆発は繰り返し起こり、それにより原料液は延伸され、最終的にナノファイバーに形成される。形成されたナノファイバーは、コレクタ上に配置されたシートに集積する。 Conventionally, a housing has a collector to which a predetermined potential is applied and a nozzle at a predetermined distance from the collector to which a voltage having a predetermined potential difference (for example, 20 to 200 KV) is applied to the collector. A nanofiber manufacturing apparatus is known (see, for example, Patent Document 1). The nozzle to which the voltage is applied discharges the nanofiber raw material liquid (polymer solution) toward the collector while charging. The discharged raw material liquid undergoes electrostatic explosion on the way to the collector. This electrostatic explosion occurs repeatedly, whereby the raw material liquid is stretched and finally formed into nanofibers. The formed nanofibers accumulate in a sheet placed on the collector.
しかし、ナノファイバー製造装置は、ハウジング内において静電爆発によってナノファイバーを作製するように構成されている。そのため、ナノファイバー製造装置のメンテナンス、特にハウジング内に配置されたノズルなどのメンテナンス(例えば清掃や交換)は、作業者が安全を確保しつつハウジング内に侵入して行う必要があるため、その作業性が悪い。 However, the nanofiber manufacturing apparatus is configured to produce nanofibers by electrostatic explosion in the housing. For this reason, maintenance of the nanofiber manufacturing apparatus, particularly maintenance of the nozzles arranged in the housing (for example, cleaning and replacement) must be performed by the operator entering the housing while ensuring safety. The nature is bad.
大量のナノファイバーを作製するためにナノファイバー製造装置が大型化すると、例えばノズル数が増加するとともにハウジングが大型化すると、その作業性はさらに悪くなる。 When the size of the nanofiber manufacturing apparatus is increased to produce a large amount of nanofibers, for example, when the number of nozzles is increased and the housing is increased in size, the workability is further deteriorated.
そこで、本発明は、ナノファイバー製造装置が大型であっても、安全であって且つ作業性が高いメンテナンスを実現することを課題とする。 Then, even if a nanofiber manufacturing apparatus is large sized, this invention makes it a subject to implement | achieve maintenance which is safe and has high workability.
上述の課題を解決するために、本発明の第1の態様によれば、
ハウジング内部において静電爆発により原料液からナノファイバーを作製するナノファイバー製造装置であって、
ハウジングの側壁の一部を構成する着脱可能な壁構造体と、
原料液をハウジング内部に吐出するノズルを備えて壁構造体によって一方の端部が支持される電解紡糸ヘッドと、
壁構造体以外の部分であるハウジングの本体に設けられ、壁構造体がハウジングの本体から取り外されることによってハウジングの外部に取り出された電解紡糸ヘッドの他方の端部を保持する保持機構とを有する、ナノファイバー製造装置が提供される。
In order to solve the above-mentioned problem, according to the first aspect of the present invention,
A nanofiber production device for producing nanofibers from a raw material liquid by electrostatic explosion inside a housing,
A detachable wall structure that forms part of the side wall of the housing;
An electrospinning head having a nozzle for discharging the raw material liquid into the housing and having one end supported by the wall structure;
A holding mechanism that is provided on the main body of the housing, which is a part other than the wall structure, and holds the other end of the electrospinning head that is taken out of the housing when the wall structure is removed from the main body of the housing. A nanofiber manufacturing apparatus is provided.
本発明の第2の態様によれば、
保持機構が、電解紡糸ヘッドの他方の端部を壁構造体の着脱方向にスライド可能に保持するスライド式保持機構である、第1の態様に記載のナノファイバー製造装置が提供される。
According to a second aspect of the invention,
The nanofiber manufacturing apparatus according to the first aspect is provided, in which the holding mechanism is a slide type holding mechanism that holds the other end of the electrospinning head so as to be slidable in the attaching / detaching direction of the wall structure.
本発明の第3の態様によれば、
壁構造体が、キャスタを有し、
壁構造体がキャスタを介して接地した状態でハウジングの本体に対して着脱される、第1または第2の態様に記載のナノファイバー製造装置が提供される。
According to a third aspect of the invention,
The wall structure has casters,
The nanofiber manufacturing apparatus according to the first or second aspect is provided, wherein the wall structure is attached to and detached from the main body of the housing in a state of being grounded via a caster.
本発明の第4の態様によれば、
キャスタが、鉛直方向に伸縮可能なばね部材を介して壁構造体に設けられている、第3の態様に記載のナノファイバー製造装置が提供される。
According to a fourth aspect of the invention,
The nanofiber manufacturing apparatus according to the third aspect, in which a caster is provided on the wall structure via a spring member that can expand and contract in the vertical direction.
本発明の第5の態様によれば、
ノズルが電解紡糸ヘッドから着脱可能に構成されている、第1〜4の態様のいずれか一に記載のナノファイバー製造装置が提供される。
According to a fifth aspect of the present invention,
The nanofiber manufacturing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, in which the nozzle is configured to be detachable from the electrospinning head.
本発明の第6の態様によれば、
ノズルのノズル孔を塞ぐキャップ部材をさらに有する、第1〜5の態様のいずれか一に記載のナノファイバー製造装置が提供される。
According to a sixth aspect of the present invention,
The nanofiber manufacturing apparatus according to any one of the first to fifth aspects, further including a cap member that closes the nozzle hole of the nozzle.
本発明の第7の態様によれば、
ハウジングの本体に設けられた電源と、
電解紡糸ヘッドに設けられてノズルと電気的に接続する電解紡糸ヘッド側端子と、
ハウジングの本体に設けられて電源と電気的に接続し、電解紡糸ヘッド側端子と電気的に接触するハウジング本体側端子とをさらに有し、
電解紡糸ヘッド側端子とハウジング本体側端子は、壁構造体がハウジングの本体から取り外されたときに電気的な接触が解除されるように構成されている、第1〜6の態様のいずれか一に記載のナノファイバー製造装置が提供される。
According to a seventh aspect of the present invention,
A power source provided in the main body of the housing;
An electrospinning head side terminal provided in the electrospinning head and electrically connected to the nozzle;
A housing main body side terminal provided on the main body of the housing and electrically connected to the power source, and in electrical contact with the electrospinning head side terminal;
The electrospinning head side terminal and the housing main body side terminal are configured so that electrical contact is released when the wall structure is removed from the main body of the housing. The nanofiber manufacturing apparatus described in 1) is provided.
本発明の第8の態様によれば、
ハウジングと、ハウジングの側壁の一部を構成する着脱可能な壁構造体と、原料液をハウジング内部に吐出するノズルを備えて壁構造体によって一方の端部が支持される電解紡糸ヘッドとを有するナノファイバー製造装置を用いたナノファイバーの製造方法であって、
ハウジング内部において電解紡糸ヘッドのノズルが吐出した原料液から誘電爆発によりナノファイバーを作製し、
壁構造体以外の部分であるハウジングの本体から該壁構造体を取り外し、
壁構造体をハウジングの本体から取り外すことによってハウジングの外部に取り出された電解紡糸ヘッドの他方の端部を、ハウジングの本体に設けられた保持機構によって保持する、ナノファイバー製造方法が提供される。
According to an eighth aspect of the present invention,
A housing, a detachable wall structure that forms a part of the side wall of the housing, and an electrospinning head that includes a nozzle that discharges the raw material liquid into the housing and is supported at one end by the wall structure. A nanofiber manufacturing method using a nanofiber manufacturing apparatus,
Fabricate nanofibers by dielectric explosion from the raw material liquid discharged from the nozzle of the electrospinning head inside the housing,
Removing the wall structure from the main body of the housing, which is a part other than the wall structure,
There is provided a method for producing nanofibers, in which the other end portion of the electrospinning head taken out of the housing by removing the wall structure from the main body of the housing is held by a holding mechanism provided in the main body of the housing.
本発明によれば、ハウジングの側壁の一部を構成し且つノズルを備えた電解紡糸ヘッドの一方の端部を支持する壁構造体をハウジングの本体から着脱可能な構成とすることにより、壁構造体をハウジングの本体から取り外すだけで電解紡糸ヘッドのノズルのメンテナンスをハウジングの外部において実行できるので、ハウジング内において実行する場合に比べてメンテナンスの作業性や安全性が高い。また、ハウジングの本体から取り外された状態の壁構造体は、壁構造体に設けられた電解紡糸ヘッドの他方の端部がハウジングの本体に設けられた保持機構に保持されることによって支持されるため、壁構造体自体を自立可能に、すなわち高剛性に作製する必要がなくなる。 According to the present invention, a wall structure that constitutes a part of the side wall of the housing and that supports one end of the electrospinning head provided with the nozzle is configured to be detachable from the main body of the housing. Maintenance of the nozzle of the electrospinning head can be performed outside the housing simply by removing the body from the main body of the housing. Therefore, maintenance workability and safety are higher than in the case where the maintenance is performed inside the housing. The wall structure removed from the main body of the housing is supported by the other end of the electrospinning head provided on the wall structure being held by a holding mechanism provided on the main body of the housing. Therefore, it is not necessary to make the wall structure itself self-supporting, that is, highly rigid.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るナノファイバー製造装置の側面視部分断面図(X軸方向視)である。図1に示すナノファイバー製造装置10は、詳細は後述するが、ナノファイバーシート(多数のナノファイバーの層が基材シート上に生成されることにより形成されたシート)の生産ラインの一部として機能可能に構成されている。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view (viewed in the X-axis direction) of a nanofiber manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. As will be described in detail later, the
なお、本明細書で言う「ナノファイバー」は、高分子物質から成り、サブミクロンスケールの直径を有する糸状物質を言う。また、高分子物質としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレン、ポリアクリルニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン等の石油系ポリマーやバイオポリマーなどの様々な高分子、それらの共重合体や混合物などが適用可能である。ナノファイバーの原料液は、これらの高分子物質を溶解した溶液である。 As used herein, “nanofiber” refers to a filamentous material made of a polymer material and having a submicron-scale diameter. In addition, as polymer substances, various polymers such as petroleum-based polymers such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polyethylene, polypropylene, and biopolymers are used. Copolymers and mixtures thereof can be applied. The nanofiber raw material liquid is a solution in which these polymer substances are dissolved.
図1に示すように、ナノファイバー製造装置10はハウジング12を有し、そのハウジング12の内部に、ノズル14を備えた電解紡糸ヘッド16と、電解紡糸ヘッド16に対して鉛直方向(Z軸方向)に所定の距離(例えば100〜600mm)離れ、電解紡糸ヘッド16によって生成されたナノファイバーを電気的に引き寄せて収集するコレクタ18とを有する。
As shown in FIG. 1, the
電解紡糸ヘッド16は、コレクタ18の上方を、ハウジング12の側壁の一部を構成する壁構造体20の内壁表面側から水平方向(Y軸方向)に延びるベースフレーム22を有する。ノズル12は、絶縁性の吊り下げ部材24を介してベースフレーム22に吊り下げられている。
The
ノズル14は、図1に示すように、コレクタ18に向かってナノファイバーの原料液を吐出する複数のノズル孔14aを備える。また、ノズル14は、コレクタ18の電位(コレクタ18に印加された電圧)に対して所定の電位差(例えば20〜200kV)になるような電圧が印加される。このようなノズル14により、原料液は、帯電されつつコレクタ18に向かって吐出される。なお、ノズル14に電圧を印加する方法については後述する。
As shown in FIG. 1, the
ノズル14は、タンク25に貯蔵されている原料液を吐出する。タンク25は、電解紡糸ヘッド16のベースフレーム22を支持するハウジング12の壁構造体20の外壁表面側に取り付けられている。タンク25内の原料液は、図1に示すように、電解紡糸ヘッド16のベースフレーム22に取り付けられたポンプ26によってノズル14に送出される。なお、ポンプ26に駆動電力を供給する方法については後述する。
The
コレクタ18は、図1に示すように、導電性材料からなるベルト28と、ベルト28を駆動する導電性材料からなる駆動ローラ30とを有する。このコレクタ18は、ベルト28によって基材シートSを水平方向(X軸方向)に搬送してハウジング12の外部に搬出する搬送装置も兼ねている。なお、基材シートSをX軸方向に搬出可能にするために、ハウジング12には搬出口12aが形成されている。
As shown in FIG. 1, the
代わりとして、例えば基材シートSが長尺であって該基材シートSの移動方向上流側(図面奥方向、X軸方向)に配置されたリール(図示せず)によって巻き取られる場合、コレクタ18は、駆動ローラ30によって移動中の基材シートSと同期あるいは追従するようにベルト28を移動させてもよい。それにより、移動中の基材シートSとベルト28との間の摺動を抑制することができ、ナノファイバー作製時において、基材シートSに積層する帯電状態のナノファイバー層によって互いに静電吸着する基材シートSとコレクタ18のベルト28との間に生じる摺動抵抗が低減される。
As an alternative, for example, when the base sheet S is long and is wound up by a reel (not shown) arranged on the upstream side in the moving direction of the base sheet S (the back direction in the drawing, the X axis direction), the
なお、本実施の形態では、基材シートSとコレクタ18のベルト28は直接接触しているが、基材シートSを搬送ベルト(図示せず)によって水平方向(X軸方向)に搬送し、コレクタ18のベルト28が搬送ベルトを介在して基材シートSに対向してもよい。この場合、コレクタ18のベルト28は、搬送ベルトと同期あるいは追従して移動し、ベルト28と搬送ベルトとの間の摺動抵抗が低減される。
In this embodiment, the base sheet S and the
駆動ローラ30は、ナノファイバーの作製時、所定の電圧(例えば10〜100kV)が印加される。これにより、ベルト28とノズル14との間で所定の電位差(例えば20〜200kV)が生じて静電爆発が起こり、静電爆発によって原料液から作製されたナノファイバーがベルト28上の基材シートSに集積する。なお、ベルト28は、例えば絶縁体層を金属ベルトの表面に形成したベルトであってもよい。この駆動ローラ30により、ベルト28は移動し、またベルト28上の基材シートSの表面に一様にナノファイバーを集めることができる。
A predetermined voltage (for example, 10 to 100 kV) is applied to the driving
ハウジング12を構成する壁、具体的にはナノファイバーが作製される内部空間32を画定する壁は、二重構造に構成されている。二重構造の壁の部分は、絶縁体から作製された内側(内部空間32側)の内側壁12bと導電体から作製された外側(ナノファイバー製造装置10の外部側)の外側壁12cとから構成されている。外側壁12cは、例えばアース線(図示せず)を介して接地されている。具体的に言えば、外側壁12c(導電体)によってハウジング12の全体が構成され、外側壁12cの内面の一部に内側壁12b(絶縁体)が設けられている。
The wall constituting the
絶縁体の内側壁12bは、高電圧が印加された電解紡糸ヘッド16のノズル14またはコレクタ18のベルト28からハウジング12への放電を抑制するためのものである。一方、導電体の外側壁12cは、ナノファイバー製造装置10の稼動中、帯電された絶縁体(誘電体)の内側壁12bに触れて感電しないようにするためのものである。
The
具体的に説明すると、ナノファイバー製造装置10の稼動中、内部空間32において高電圧が使用されているために、絶縁体の内側壁12bに誘電分極が起こる。例えば、内側壁12bの内部空間32側の表面に正の電荷が発生し、反対側(外側)の表面に負の電荷が発生する。外側壁12cが存在しない場合、内側壁12bの外側に発生した負の電荷により、作業者が感電する可能性がある。この対処として、絶縁体の内側壁12bの外側に、接地された導電体の外側壁12cが設けられている。
More specifically, during the operation of the
電解紡糸ヘッド16を支持するハウジング12の側壁の一部を構成する壁構造体20は、ハウジング12の本体34に対して着脱可能に構成されている。
The
図2は、壁構造体20以外のハウジング12の部分である本体34に対して取り外された状態(離間した状態)の壁構造体20を示している。
FIG. 2 shows the
図2に示すように、壁構造体20はパネル状であって、ハウジング12の本体34に対して位置決めした状態で、本体34に取り付けされる。具体的には、壁構造体20は、ハウジング12の本体34に形成されてY軸方向に開口する位置決め穴12dに対して挿入されるY軸方向に延びる位置決めピン36を備えている。壁構造体20の位置決めピン36がハウジング12の本体34の位置決め穴12dに挿入されると、本体34に対する壁構造体20のX軸方向およびZ軸方向の位置が決定される(図1参照)。
As shown in FIG. 2, the
壁構造体20はまた、床面FL上を転動するキャスタ38を備える。これにより、壁構造体20は、床面FLに沿って移動することができる。なお、キャスタ38は、例えばダンパーなどのバネ部材40を介して壁構造体20に取り付けられるのが好ましい。これにより、キャスタ38が床面FL上を転動することによって発生する壁構造体20の上下方向(Z軸方向)の振動をばね部材40等のダンパーによって減衰することができる。また、バネ部材40を介してキャスタ38を壁構造体20に取り付けない場合に比べて、壁構造体20の位置決めピン36をハウジング12の本体34の位置決め穴12dに挿入することが容易になる。
The
壁構造体20はさらに、図2に示すように、ハウジング12の本体34に対して取り外された状態(離間状態)であるとき、電解紡糸ヘッド16を介してハウジング12の本体34に支持されるように構成されている。
As shown in FIG. 2, the
具体的に説明すると、壁構造体20に支持されている電解紡糸ヘッド16のベースフレーム22は、電解紡糸ヘッド16の斜視図である図3に示すように、ノズル14より上側に位置してハウジング12の本体34に配置されたスライド式保持機構42によってY軸方向にスライド可能に支持されている。電解紡糸ヘッド16のベースフレーム22は、壁構造体20に固定されている一方の端部22aとその反対側の他方の端部22bでスライド式保持機構42によって支持されている。
More specifically, the
スライド式保持機構42は、レール部材42aと、レール部材42aを把持した状態で該レール部材42aに沿って走行するスライダ部材42bとを有する。スライド式保持機構42のレール部材42aは、スライダ部材42bのY軸方向の走行を可能にする姿勢で、電解紡糸ヘッド16のノズル14より上側に位置し、ハウジング12の本体34の天井の内壁表面側、または壁構造体20と隣接するハウジング12の本体34の内壁表面側に固定されている。これにより、スライド式保持機構42のスライド部分にナノファイバーが堆積されることが抑制される。一方、スライダ部材42bは、電解紡糸ヘッド16のベースフレーム22の端部22bに固定されている。このスライド式保持機構42により、電解紡糸ヘッド16はY軸方向のみの移動に規制されている。また、スライド式保持機構42は、スライダ部材42bのレール部材42aからの脱落を防止するストッパ部材42cを有する。
The slide
ハウジング12の本体34に配置されたスライド式保持機構42によってY軸方向のみの移動に規制されている電解紡糸ヘッド16のベースフレーム22の端部22aが壁構造体20に対して固定されているために、壁構造体20は、ハウジング12の本体34に対してY軸方向に着脱(離間)可能に構成されている。また、電解紡糸ヘッド16のベースフレーム22の端部22bに固定されているスライダ部材42bがハウジング12の本体34に取り付けられたレール部材42aを把持することにより、ハウジング12の本体34から取り外され離間された状態の壁構造体20の傾倒が防止される。
An
また、ハウジング12の本体34に対して取り外された状態(離間した状態)であるとき、壁構造体20は、電解紡糸ヘッド16を介してハウジング12の本体34に支持されるため、壁構造体20単独で自立可能に、すなわち高剛性に作製される必要がない。例えば、壁構造体20の下部に、床面FL上を転動可能な複数のキャスタを備え、壁構造体20を自立可能に支持する台車部を設ける必要がなくなる。また、電解紡糸ヘッド16を、電解紡糸ヘッド16が接続されるスライド式保持機構42を設けたハウジング12の本体34と電解紡糸ヘッド16に接続された壁構造体20とで分担して支持するため、壁構造体20単体で電解紡糸ヘッド16を片持ち支持する場合に比べて、ハウジング12の本体34に対して着脱(離間)可能に構成される壁構造体20を薄く作製することができる。
When the
このような壁構造体20により、壁構造体20がハウジング12の本体34に対して取り外された状態(離間した状態)のとき、電解紡糸ヘッド16は、図2に示すように、電解紡糸ヘッド16のベースフレーム22の一方の端部22aが壁構造体20によって支持されつつ、他方の端部22bがハウジング12の本体34のスライド式保持機構42によって支持された状態で、ハウジング12の外部に壁構造体20とともに位置することができる。これにより、ノズル14がハウジング12の内部空間32に固定されている場合に比べて、電解紡糸ヘッド16のノズル14のメンテナンスが容易になる。
When the
なお、電解紡糸ヘッド16のノズル14から吐出される原料液の粘性が低い場合、図2に示すように電解紡糸ヘッド16がハウジング12の本体34の外部に取り出された状態のとき、ノズル14のノズル孔14a内の原料液が床面FLに滴下する可能性がある。または、電解紡糸ヘッド16がハウジング12の本体34の外部に取り出された状態で長時間放置された場合、ノズル孔14a内の原料液が乾燥し、その結果としてノズル孔14aが詰まる可能性がある。
When the viscosity of the raw material liquid discharged from the
この対処として、図4に示すように、ノズル14の複数のノズル孔14aをキャップするノズルキャップ44を、ノズル14に取り付けるようにしてもよい。
As a countermeasure for this, as shown in FIG. 4, a
例えば、ノズルキャップ44は、図4に示すように概ね「C」形状の断面を備える部材であって、原料液に対して耐性があって可撓性を備える材料、例えばポリエチレン樹脂によって作製される。このノズルキャップ44は、下方からノズル14に取り付けられて複数のノズル孔14aを覆うことにより、ノズル孔14a内の原料液の乾燥や滴下を抑制する。なお、複数のノズル孔14aと対向するノズルキャップ44の部分には、ノズル孔14aの開口縁を傷付けないように、原料液に対して耐性を備える弾性体シート、例えばシリコンシート46が設けられている。
For example, the
図3に示すように、電解紡糸ヘッド16のノズル14に印加される電圧は、コネクタ48を介してハウジング12の本体34側に設けられた電源(図示せず)から供給される。コネクタ48は、ハウジング12の本体34側に設けられたコネクタ端子48aと、電解紡糸ヘッド16側のY軸方向にスライドするベースフレーム22に設けられたコネクタ端子48bとを有する。電解紡糸ヘッド16がY軸方向にスライドして本体34に挿入されることにより、コネクタ端子48a,48bが接続され、ハウジング12の本体34側の電源(図示せず)から電解紡糸ヘッド16のノズル14に電圧が供給される。
As shown in FIG. 3, the voltage applied to the
コネクタ48のハウジング本体側コネクタ端子48aは、例えば、ハウジング12の本体34に固定されているスライド式保持機構42のレール部材42aに固定されている。一方、電解紡糸ヘッド16側コネクタ端子48bは、ブラケット部材50を介して電解紡糸ヘッド16のベースフレーム22に固定されている。また、図1に示すように壁構造体20がハウジング12の本体34に対して取り付けられた状態であるときに電気的に接続するように、コネクタ端子48a、48bは固定されている。次に、電解紡糸ヘッド16に接続された壁構造体20がスライド式保持機構42によりY軸方向にスライドしてハウジング12の本体34から取り外されると、コネクタ端子48aと48bとが離間し、電解紡糸ヘッド16のノズル14とハウジング12の本体34側の電源との電気的接続が解除される。その結果、図2に示すように、壁構造体20をハウジング12の本体34から取り外す(離間させる)ことによってハウジング12の外部に取り出された状態の電解紡糸ヘッド16のノズル14を安全にメンテナンスすることができる。
The housing main body
なお、図示してはいないが、壁構造体20がハウジング12の本体34への着脱動作により電気的に接続するまたは電気的接続を解除するコネクタ48と同様のコネクタを介して、ハウジング12の本体34の電源(図示せず)から、壁構造体20に備えられた電解紡糸ヘッド16にナノファイバーを生成するための原料液を供給するポンプ26に作動電力が供給可能に構成される。
Although not shown, the main body of the
本実施形態によれば、ハウジング12の側壁の一部を構成し且つノズル14を備えた電解紡糸ヘッド16の一方の端部22aを支持する壁構造体20をハウジング12の本体34から取り外すことにより、電解紡糸ヘッド16のノズル14のメンテナンスをハウジング12の外部において実行できるので、ハウジング12内において実行する場合に比べてメンテナンスの作業性や安全性が高い。また、ハウジング12の本体34から取り外された状態の壁構造体20は、壁構造体20に設けられた電解紡糸ヘッド16の他方の端部22bがハウジング12の本体34に設けられたスライド式保持機構42に保持されることによって支持されるため、壁構造体20自体を自立可能に、すなわち高剛性に作製する必要がなくなる。
According to the present embodiment, the
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に制限されない。 Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments.
例えば、電解紡糸ヘッド16のノズル14を、電解紡糸ヘッド16に対して着脱可能に構成してもよい。
For example, the
図5は、別の実施形態の着脱可能に構成されているナノファイバー製造装置の電解紡糸ヘッド16のノズル114を示している。この着脱可能なノズル114は、壁構造体20の着脱方向(Y軸方向)に延びて電解紡糸ヘッド16の吊り下げ部材24によって支持されているバー部材150に懸架されるように構成されている。
FIG. 5 shows the
具体的には、ノズル114は、Y軸方向に延びるバー部材150に対してX軸方向およびZ軸方向に位置決めして取り付け可能なフック部材152を有する。これにより、壁構造体20に干渉することなく、ノズル114をバー部材150に懸架することができる。なお、ノズル114のバー部材150の固定は、例えば位置決めのピンやボルトなどの固定部材154によって行われる。
Specifically, the
また、上述の実施形態の場合、図1〜3に示すように、電解紡糸ヘッド16のベースフレーム22の他方の端部22b(壁構造体20とは反対側の端部)は、スライド式保持機構42を介してハウジング12の本体34に常に支持されている。基材シートSの幅(Y軸方向幅)が大きく、それに合わせてY軸方向に電解紡糸ヘッド16が長尺である場合は、図1〜3に示すように、電解紡糸ヘッド16のベースフレーム22の他方の端部22bはスライド式保持機構42を介してハウジング12の本体34に常に支持されるべきであるが、電解紡糸ヘッド16が短尺である場合はこれに限らない。
In the case of the above-described embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, the
例えば、Y軸方向に延びる電解紡糸ヘッド16が短尺であって壁構造体20単独で該電解紡糸ヘッド16を支持できる場合、壁構造体20がハウジング12の本体34から取り外された状態のときのみ、壁構造体20とは反対側に位置するハウジング12の外部に取り出された電解紡糸ヘッド16の他方の端部22bを保持する保持機構をハウジング12の本体34に設けてもよい。例えば、電解紡糸ヘッド16の他方の端部22bにフック部材を設け、それに対応して、ハウジング12の本体34にフック部材が掛かるバー部材を設けてもよい。なお、この場合、壁構造体20は、ハウジング12の壁の一部として該ハウジング12を密閉するように該ハウジング12の本体34に取り付けられた状態のとき、電解紡糸ヘッド16を片持ち支持することになる。また、Y軸方向に延びる電解紡糸ヘッド16が短尺であって、ハウジング12の本体34側で電解紡糸ヘッド16や壁構造体20をスライド可能に支持できる場合は、壁構造体20にそれ自体を支持するキャスタ38を設けなくてもよい。
For example, when the
また、電解紡糸ヘッド16の他方の端部22bを保持する保持機構は、図3に示すように、レール部材42aと、レール部材42aに沿って走行するスライダ部材42bとから構成されるスライド式保持機構42に限らない。例えば、電解紡糸ヘッド16のノズル14より上側に位置し、ハウジング12の本体34側に形成されて壁構造体20の着脱方向に延びる溝内を、電解紡糸ヘッド16の他方の端部22bに取り付けられたローラが転動するスライド式保持機構であってもよい。
Further, as shown in FIG. 3, the holding mechanism for holding the
本発明は、例えば、コレクタ上にナノファイバーを直接集積させるなどの上述の実施形態と異なる装置や方法であっても、ハウジング内において高分子溶液から静電爆発によってナノファイバーを作製する装置や方法であれば、適用可能である。 The present invention is an apparatus or method for producing nanofibers by electrostatic explosion from a polymer solution in a housing, even if the apparatus or method is different from that of the above-described embodiment, for example, directly integrating nanofibers on a collector. If so, it is applicable.
10 ナノファイバー製造装置
12 ハウジング
14 ノズル
16 電解紡糸ヘッド
20 壁構造体、側壁
22a 一方の端部(端部)
22b 他方の端部(端部)
34 本体
42 保持機構(スライド式保持機構)
DESCRIPTION OF
22b The other end (end)
34
Claims (8)
ハウジングの側壁の一部を構成する着脱可能な壁構造体と、
原料液をハウジング内部に吐出するノズルを備えて壁構造体によって一方の端部が支持される電解紡糸ヘッドと、
壁構造体以外の部分であるハウジングの本体に設けられ、壁構造体がハウジングの本体から取り外されることによってハウジングの外部に取り出された電解紡糸ヘッドの他方の端部を保持する保持機構とを有するナノファイバー製造装置。 A nanofiber production device for producing nanofibers from a raw material liquid by electrostatic explosion inside a housing,
A detachable wall structure that forms part of the side wall of the housing;
An electrospinning head having a nozzle for discharging the raw material liquid into the housing and having one end supported by the wall structure;
A holding mechanism that is provided on the main body of the housing, which is a part other than the wall structure, and holds the other end of the electrospinning head that is taken out of the housing when the wall structure is removed from the main body of the housing. Nanofiber manufacturing equipment.
壁構造体がキャスタを介して接地した状態でハウジングの本体に対して着脱される請求項1または2に記載のナノファイバー製造装置。 The wall structure has casters,
The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the wall structure is attached to and detached from the main body of the housing while being grounded via a caster.
電解紡糸ヘッドに設けられてノズルと電気的に接続する電解紡糸ヘッド側端子と、
ハウジングの本体に設けられて電源と電気的に接続し、電解紡糸ヘッド側端子と電気的に接触するハウジング本体側端子とをさらに有し、
電解紡糸ヘッド側端子とハウジング本体側端子は、壁構造体がハウジングの本体から取り外されたときに電気的な接触が解除されるように構成されている請求項1〜6のいずれか一項に記載のナノファイバー製造装置。 A power source provided in the main body of the housing;
An electrospinning head side terminal provided in the electrospinning head and electrically connected to the nozzle;
A housing main body side terminal provided on the main body of the housing and electrically connected to the power source, and in electrical contact with the electrospinning head side terminal;
The electrospinning head side terminal and the housing main body side terminal are configured so that electrical contact is released when the wall structure is removed from the main body of the housing. The nanofiber manufacturing apparatus as described.
ハウジング内部において電解紡糸ヘッドのノズルが吐出した原料液から誘電爆発によりナノファイバーを作製し、
壁構造体以外の部分であるハウジングの本体から該壁構造体を取り外し、
壁構造体をハウジングの本体から取り外すことによってハウジングの外部に取り出された電解紡糸ヘッドの他方の端部を、ハウジングの本体に設けられた保持機構によって保持するナノファイバー製造方法。 A housing, a detachable wall structure that forms a part of the side wall of the housing, and an electrospinning head that includes a nozzle that discharges the raw material liquid into the housing and is supported at one end by the wall structure. A nanofiber manufacturing method using a nanofiber manufacturing apparatus,
Fabricate nanofibers by dielectric explosion from the raw material liquid discharged from the nozzle of the electrospinning head inside the housing,
Removing the wall structure from the main body of the housing, which is a part other than the wall structure,
A method for producing nanofibers, in which the other end of the electrospinning head taken out of the housing by removing the wall structure from the main body of the housing is held by a holding mechanism provided on the main body of the housing.
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