JP5802022B2 - 電界紡糸装置及びナノ繊維製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、電界紡糸装置及びナノ繊維製造装置に関する。

従来、長尺シートの搬送方向に沿って設けられた電界紡糸装置によって電界紡糸を行うことによりナノ繊維を製造するナノ繊維製造装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

図９は、従来のナノ繊維製造装置９００を説明するために示す図である。従来のナノ繊維製造装置９００は、図９に示すように、長尺シートＷを所定の搬送方向に沿って搬送する搬送装置９１０と、当該搬送装置９１０によって搬送されて行く長尺シートＷにポリマー溶液を吐出することによって長尺シートＷを電界紡糸する電界紡糸装置９２０とを備えている。

電界紡糸装置９２０は、コレクター９３０と、コレクター９３０に対向する位置に配設され、ポリマー溶液を吐出する複数のノズル９４０が所定の配列ピッチで２次元的に配置されたノズルブロック９５０と、コレクター９３０とノズルブロック９５０との間に高電圧を印加する電源装置９６０とを備える。

従来のナノ繊維製造装置９００においては、複数のノズル９４０は、ノズルブロック９５０に直接的に取り付けられており、ポリマー溶液タンク９７０に貯留されているポリマー溶液がノズルブロック９５０に流入したのちに各ノズル９４０に供給されるようになっている。

特許第４４１４４５８号公報

従来のナノ繊維製造装置９００においては、上記したように、複数のノズル９４０は、ノズルブロック９５０に直接的に取り付けられており、ポリマー溶液は、ノズルブロック９５０を介して各ノズル９４０に供給されるように構成されている。

このため、ノズル９４０の補修や交換などを行う場合、状況によっては、ノズルブロック９５０全体を電界紡糸装置９２０から外す必要が生じる場合もあり、メンテナンスが容易ではないといった課題があり、また、ポリマー溶液の供給の仕方を多様に設定することができないといった課題もある。

そこで、本発明は、ノズルのメンテナンスを容易なものとするとともにポリマー溶液の供給の仕方を多様に設定可能とする電界紡糸装置及びナノ繊維製造装置を提供することを目的とする。

[１]本発明の電界紡糸装置は、コレクターと、前記コレクターに対向する位置に設けられ、ポリマー溶液を吐出する複数のノズルが２次元的に配置されたノズルブロックと、前記ポリマー溶液を前記ノズルに供給するポリマー溶液供給装置と、前記コレクターと前記ノズルとの間に高電圧を与える電源装置とを備え、前記コレクターと前記ノズルとの間を所定の搬送方向に搬送されて行く長尺シートに前記ポリマー溶液を吐出することによってナノ繊維を堆積させる電界紡糸装置であって、前記ポリマー溶液供給装置は、成分の異なる複数種類のポリマー溶液を貯留するポリマー溶液タンクと、前記複数種類のポリマー溶液をポリマー溶液の種類ごとに流通させる複数のポリマー溶液流通パイプとを有し、前記ノズルブロックは、前記長尺シートの幅方向に沿って配設され、一方の端部が閉塞端となっていて他方の端部がポリマー溶液供給口となっている管体を前記長尺シートの搬送方向に沿って複数本有し、前記複数の管体の各管体には、前記ノズルが前記各管体の長手方向に沿って所定数ずつ取り付けられており、かつ、前記各管体の前記ポリマー溶液供給口には、当該管体に割り当てられた種類のポリマー溶液が供給されるように、当該管体に割り当てられた種類のポリマー溶液を流通させるポリマー溶液流通パイプが接続されていることを特徴とする。

本発明の電界紡糸装置によれば、ノズルブロックの内部に配設された複数の管体にノズルを取り付けた構成としている。従って、ノズルの補修や交換などを行う場合、管体単位でノズルの補修や交換などを行うことができるため、ノズルのメンテナンスを容易なものとすることができる。また、例えば、長尺シートの幅方向に沿って並んでいるノズルごとにポリマー溶液の供給量を制御したり、長尺シートの幅方向に沿って並んでいるノズルごとに異なった種類のポリマー溶液を供給したりするというように、ポリマー溶液の供給の仕方を多様に設定することができる。

[２]本発明の電界紡糸装置においては、前記各管体は、前記ノズルブロックに対して着脱自在に取り付けられていることが好ましい。
これにより、各管体をノズルブロックから容易に取り出すことができ、ノズルの補修や交換などを行う場合、管体単位でノズルの補修や交換などを容易に行うことができる。

[３]本発明の電界紡糸装置においては、前記ポリマー溶液流通パイプには、前記各管体ごとにポリマー溶液の供給量の制御を可能とするポリマー溶液供給量制御バルブが前記各管体に対応して設けられていることが好ましい。

このような構成を有することによって、各管体ごとにポリマー溶液の供給量の制御を可能とすることができる。また、例えば、各管体ごとにポリマー溶液の種類が割り当てられている場合、各管体に割り当てられている種類のポリマー溶液の供給量を各管体ごとに制御することができるため、種類の異なるポリマー溶液の配分などを多様に設定することができる。なお、本発明において、「ポリマー溶液の供給量の制御を可能とする」というは、ポリマー溶液供給量制御バルブの開量をゼロから最大まで制御可能とすることを意味している。これにより、ポリマー溶液の供給量をゼロから最大値までの間で任意に制御可能とする。

[４]本発明の電界紡糸装置においては、前記ポリマー溶液流通パイプには、前記ポリマー溶液の種類ごとに当該ポリマー溶液の供給量を一括制御可能とするポリマー溶液供給量制御バルブが設けられていることも好ましい。

このような構成を有することによって、ポリマー溶液の種類ごとに供給量の制御を一括して行うことができるため、種類の異なるポリマー溶液の配分などを簡便に変更することができる。

[５]本発明の電界紡糸装置においては、前記ポリマー溶液タンクは、前記ポリマー溶液の種類ごとに個別に設けられていることが好ましい。
このような構成とすることによって、複数種類のポリマー溶液を各種類のポリマー溶液ごとに貯留することができる。

[６]本発明の電界紡糸装置においては、前記ポリマー溶液タンクは、前記複数種類のポリマー溶液を前記ポリマー溶液の種類ごとに貯留可能とする複数のポリマー溶液貯留室が形成されるように内部が分割されていることを特徴とする電界紡糸装置。
このような構成とすることによっても、複数種類のポリマー溶液を各種類のポリマー溶液ごとに貯留することができる。

[７]本発明の電界紡糸装置においては、前記各管体に取りつけられているノズルは、前記ノズルブロックを前記搬送方向に沿って見たときには、同じ種類のポリマー溶液が割り当てられている各管体に取り付けられている各ノズルによる搬送方向の列が、前記長尺シートの面と平行な平面上において前記搬送方向に対して所定角度の傾きを有する直線上に並ぶように前記各管体に取り付けられていることが好ましい。

各管体に取り付けられるノズルをこのような配列とすることによって、各管体の長手方向（長尺シートの幅方向）におけるノズルの取り付け位置が、同じ種類のポリマー溶液が割り当てられている管体のうちの隣り合う管体において、互いにずれた位置となる。これにより、搬送方向に沿って搬送されて行く長尺シートに対して、各種類のポリマー溶液からなるナノ繊維をそれぞれむらなく均一に堆積させることができる。

[８]本発明の電界紡糸装置においては、前記ノズル及び各管体は導電性部材でなり、前記電源装置の正電極及び負電極のうちの一方の電極は、前記コレクターに接続され、前記電源装置の正電極及び負電極のうちの他方の電極は、前記各管体に接続され、前記各管体の側を接地電位としていることが好ましい。

このように、各管体側を接地電位としているため、各管体に電気的に接続されている構成要素（例えば、ノズルブロック、筐体をはじめとして「ノズルから吐出される前のポリマー溶液」、「ポリマー溶液を各管体に供給するためのポリマー溶液供給装置」など）」のすべてが接地電位となるため、これら各構成要素を高耐電圧仕様にする必要がなくなる。従って、これら各構成要素を高電圧仕様にものにすることに起因して電界紡糸装置の機構が複雑化してしまうということがなくなる。

なお、「ポリマー溶液を各管体に供給するためのポリマー溶液供給装置」には、ポリマー溶液タンク、ポリマー溶液流通パイプ及びポリマー溶液供給量制御バルブなどが含まれている。

[９］本発明の電界紡糸装置においては、前記長尺シートの幅方向に沿って前記ノズルブロックを所定の周期で往復運動させる往復運動駆動部をさらに有することが好ましい。

このような往復運動駆動部を有することにより、ノズルブロックを長尺シートの幅方向に沿って往復運動させることができる。この場合、往復運動周期を適切な周期となるように制御すれば、搬送方向に搬送されて行く長尺シートに対し、各ノズルの吐出位置が他のノズルの吐出位置にできるだけ重複しないようにすることができる。これによって、長尺シートＷにおけるポリマー繊維の堆積量を均一化することができる。

[１０]本発明の電界紡糸装置においては、前記ノズルブロックと前記コレクターとの間隔を調整可能するように前記ノズルブロックを駆動させる間隔調整駆動部をさらに備えることが好ましい。

このような間隔調整駆動部を有することにより、ノズルブロックとコレクターとの間隔を調整することができる。この場合、電界紡糸を開始する前に、コレクターとノズルブロックとの間隔を最適な間隔に調整しておけば、ノズルブロックとコレクターとの距離が最適に設定された状態で電界紡糸を行うことができる。なお、コレクターとノズルブロックとの間隔は、電界紡糸装置の紡糸条件、ポリマー溶液の種類、ナノ繊維の平均直径、ナノ繊維不織布の厚さなどを考慮して決定することができる。

[１１]本発明のナノ繊維製造装置は、長尺シートを所定の搬送方向に搬送する搬送装置と、前記所定の搬送方向に搬送されていく長尺シートを電界紡糸する電界紡糸装置とを備えたナノ繊維製造装置であって、前記電界紡糸装置は、［１］〜［１０］のいずれかに記載の電界紡糸装置であることを特徴とする。

本発明のナノ繊維製造装置によれば、本発明の電界紡糸装置を備えるため、所望の性能を有するナノ繊維を安定的に生産することが可能となる。

[１２]本発明のナノ繊維製造装置においては、前記搬送装置は、前記長尺シートを供給する供給ローラーと、前記長尺シートを所定の搬送速度で搬送させるとともに前記電界紡糸装置でナノ繊維が堆積された長尺シートを巻き取る巻き取りローラーと、前記巻き取りローラーを駆動する巻き取りローラー駆動部と、前記電界紡糸装置よりも前記供給ローラー側及び前記巻き取りローラー側にそれぞれ設けられ、前記長尺シートに所定の張力を与えるための第１テンションローラー及び第２テンションローラーとを有することが好ましい。

このような構成を有することによって、長尺シートを搬送方向に沿って適切な張力で搬送させることができる。

[１３]本発明のナノ繊維製造装置においては、前記第１テンションローラーは、当該第１テンションローラーの一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする第１テンションローラー位置調整機構を有し、前記第２テンションローラーは、当該第２テンションローラーの一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする第２テンションローラー位置調整機構を有することが好ましい。

このような構成を有することにより、長尺シートの搬送方向のズレを修正することができるとともに、適切な張力となるように張力の調整も容易に行うことができる。

[１４]本発明のナノ繊維製造装置においては、前記搬送装置は、前記巻き取りローラーにおける前記ナノ繊維が堆積された長尺シートの巻き取り量を示す巻き取り量計測情報を出力する巻き取り量計測情報出力装置と、前記巻き取り量計測情報出力装置から出力された巻き取り量計測情報に基づいて前記巻き取りローラー駆動部を制御する搬送速度制御装置とをさらに有することが好ましい。

このような構成とすることにより、巻き取りローラーにおける「ナノ繊維が堆積された長尺シート」の巻き取り量が変化しても長尺シートの搬送速度を常に一定に保持することができる。

[１５]本発明のナノ繊維製造装置においては、前記搬送装置は、前記電界紡糸装置と巻き取りローラーとの間の所定位置に設けられ、前記ナノ繊維が堆積された長尺シートを当該長尺シートの幅方向に沿って切断するための切断装置をさらに有することが好ましい。

このような構成を有することにより、「ナノ繊維を堆積させた長尺シート」を巻き取りローラーによって所定量巻き取ったら、当該「ナノ繊維を堆積させた長尺シート」を所定位置で切断することができる。この場合、「ナノ繊維を堆積させた長尺シート」を巻き取っていない巻き取りローラーを新たに取り付けて、後続の「ナノ繊維を堆積させた長尺シート」の先端を当該巻き取りローラーに取り付ける。このような操作を繰り返すことにより、「ナノ繊維を堆積させた長尺シート」を所定の巻き取り量ごとに容易に取り出すことができる。

なお、本発明のナノ繊維製造装置によれば、高機能・高感性テキスタイルなどの衣料品、ヘルスケア、スキンケアなど美容関連用品、ワイピングクロス、フィルターなど産業資材、二次電池のセパレーター、コンデンサーのセパレーター、各種触媒の担体、各種センサー材料などの電子・機械材料、再生医療材料、バイオメディカル材料、医療用ＭＥＭＳ材料、バイオセンサー材料などの医療材料その他の幅広い用途に使用可能なナノ繊維を製造することができる。

実施形態に係るナノ繊維製造装置１を説明するために示す図である。 図１における電界紡糸装置２００を取り出して示す拡大図である。 ノズルブロック２５０を説明するために示す図である。 ノズル２４０の配列を模式的に示す図である。 主制御装置３００の構成を説明するために示す図である。 ポリマー溶液供給装置４００の第１変形例を説明するために示す図である。 ポリマー溶液供給装置４００の第２変形例を説明するために示す図である。 ポリマー溶液供給装置４００の第３変形例を説明するために示す図である。 従来のナノ繊維製造装置９００の正面図である。

以下、本発明のナノ繊維製造装置について、図に示す実施形態に基づいて説明する。

１．実施形態に係る電界紡糸装置及びナノ繊維製造装置
図１は、実施形態に係るナノ繊維製造装置１を説明するために示す図である。図１（ａ）はナノ繊維製造装置１の正面図であり、図１（ｂ）はナノ繊維製造装置１の平面図である。なお、図１においては、実施形態に係るナノ繊維製造装置１を説明する際に必要な構成要素が示されており、ナノ繊維製造装置を構成する筐体などの図示は省略されている。また、図１（ａ）においては、一部の部材は断面図で示している。

図２は、図１における電界紡糸装置２００を取り出して示す拡大図である。
図３は、ノズルブロック２５０を説明するために示す図である。図３（ａ）はノズルブロック２５０の蓋体２５１を取り外した場合の斜視図であり、図３（ｂ）はノズルブロック２５０の蓋体２５１を取り付けた場合の斜視図である。図４は、ノズル２４０の配列を模式的に示す図である。図５は、主制御装置３００を説明するために示す図である。

実施形態に係るナノ繊維製造装置１は、図１に示すように、長尺シートＷを所定の搬送方向ａに搬送する搬送装置１００と、搬送方向ａに沿って搬送されて行く長尺シートＷを電界紡糸する電界紡糸装置２００と、搬送装置１００の各動作部（後述する。）及び電界紡糸装置２００の各動作部を制御する主制御装置３００とを備える。

実施形態に係るナノ繊維製造装置１は、上記した各構成要素以外にも、長尺シートＷにナノ繊維を堆積させる際に発生する揮発性成分を燃焼して除去するＶＯＣ処理装置と、電界紡糸装置２００に異常が検出された場合、電界紡糸装置２００における電界紡糸室２１２に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置などを備えるが、これらの図示は省略する。

搬送装置１００は、図１に示すように、電界紡糸される前の長尺シートＷを供給する供給ローラー１０１と、ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷを加熱する加熱装置１１７と、加熱装置１１７で加熱された「ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷ」を巻き取る巻き取りローラー１０２とを有する。なお、加熱装置１１７の加熱温度は、長尺シートＷやナノ繊維の種類によって異なるが、例えば、長尺シートＷを５０℃〜３００℃の温度に加熱することができる。また、「ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷ」を加熱した状態のものをナノ繊維不織布と呼ぶこともある。

また、搬送装置１００は、供給ローラー１０１と巻き取りローラー１０２との間に設けられる補助ローラー１０３，１０４，１０５，１０６と、電界紡糸装置２００よりも供給ローラー１０１側及び巻き取りローラー１０２側にそれぞれ設けられ、長尺シートＷに所定の張力を与えるための第１テンションローラー１０７及び第２テンションローラー１０８と、第１テンションローラー１０７の一方の端部及び他方の端部にそれぞれ設けられ、第１テンションローラー１０７の位置調整を行うための第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂと、第２テンションローラー１０８の一方の端部及び他方の端部にそれぞれ設けられ、第２テンションローラー１０８の位置調整を行うための第２テンションローラー位置調整機構１１０ａ，１１０ｂとを有する。

また、搬送装置１００は、巻き取りローラー１０２を駆動する巻き取りローラー駆動部１１１と、巻き取りローラー１０２の巻き取り量を計測するための情報（巻き取り量計測情報という。）を出力する巻き取り量計測情報出力装置１１２と、加熱装置１１７と巻き取りローラー１０２との間に設けられ、加熱装置１１７で加熱された「ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷ」すなわちナノ繊維不織布を一方の面側（下面側）から支える支持台１１３と、支持台１１３上に存在するナノ繊維不織布を当該ナノ繊維不織布の幅方向に沿って切断するための切断装置１１４とを有している。

巻き取り量計測情報出力装置１１２としては、例えば、レーザー距離センサーなどを用いることができる。巻き取り量計測情報出力装置１１２としてレーザー距離センサーを用いる場合、レーザー距離センサーによって巻き取りローラー１０２に巻き取られたりナノ繊維不織布の径を計測し、その計測結果を巻き取り量計測情報として主制御装置３００の搬送速度制御部３１０（図５参照。）に送る。また、切断装置１１４は、ナノ繊維不織布を切断する際に、ナノ繊維不織布を支持台１１３上で押さえる押さえ板１１５と、ナノ繊維不織布を当該ナノ繊維不織布の幅方向に切断するカッター１１６とを有している。

第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂは、第１テンションローラー１０７の一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする機構を有している。
第２テンションローラー位置調整機構１１０ａ，１１０ｂは、第２テンションローラー１０８の一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする機構を有している。

第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂは、第１テンションローラー１０一方の端部及び他方の端部ごとに設けられたハンドルなどの操作部を操作することによって、第１テンションローラー１０７の各端部を各端部ごとに独立して垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の方向に各端部を移動させることができるものであり、それによって、第１テンションローラー１０７の傾きを所定範囲で調整可能とするものである。第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂも第２テンションローラー１０８に対して同様の操作を行うことができる。

第１テンションローラー１０７及び第２テンションローラー１０８に、このような第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂ及び第２テンションローラー位置調整機構１１０ａ，１１０ｂが設けられていることにより、電界紡糸装置２００を通過する長尺シートＷの張力を適切な張力とすることができる。また、搬送方向ａに対する長尺シートＷの幅方向の「ずれ」、すなわち、長尺シートＷが幅方向（ｙ軸に沿った方向）にずれた場合の「ずれ」を補正することができる。これにより、長尺シートＷを電界紡糸する上で最適な搬送状態で搬送させることができる。

搬送速度制御部３１０は、巻き取り量計測情報に基づいて、長尺シートＷの搬送速度が所定速度（一定速度）となるように巻き取りローラー駆動部１１１を制御する。すなわち、搬送速度制御部３１０は、巻き取り量計測情報出力装置１１２から送られてきた巻取り量計測情報に基づいて、長尺シートＷの搬送速度が所定速度（一定速度）となるように巻き取りローラー駆動部１１１を制御する。

電界紡糸装置２００は、図１及び図２に示すように、導電性を有する筐体２１０と、長尺シートＷが搬送されるのを補助する補助ベルト装置２２０と、筐体２１０に絶縁部材２１１を介して取り付けられたコレクター２３０と、コレクター２３０に対向する位置に設けられ、ポリマー溶液を吐出する複数のノズル２４０を有するノズルブロック２５０と、コレクター２３０とノズル２４０との間に高電圧（例えば１０ｋＶ〜８０ｋＶ）を印加する電源装置２６０と、コレクター２３０とノズルブロック２５０とを覆う所定の空間を画定する電界紡糸室２１２とを有する。
また、電界紡糸装置２００は、図１及び図２では図示されていないが、ポリマー溶液をノズル２４０に供給するポリマー溶液供給装置４００を有している（図３参照。）。

なお、絶縁部材２１１は、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、非晶ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、液晶ポリマー、ポロブロビレン、高密度ポリエチレン又はポリエチレンを好ましく用いることができる。

補助ベルト装置２２０は、図１及び図２に示すように、長尺シートＷの搬送速度に同期して回転する補助ベルト２２１と、補助ベルト２２１を回転駆動させる駆動ローラー２２２と、駆動ローラー２２２により補助ベルト２２１が回転することによって回転する従動ローラー２２３とを有している。
なお、図１及び図２においては、左側のローラーを駆動ローラー２２２とし、右側のローラーを従動ローラー２２３としているが、逆であってもよく、また、２つのローラーの回転を同期させることができれば、両方とも駆動ローラーとしてもよい。

補助ベルト２２１は、絶縁性かつ多孔性のエンドレスベルトからなる。また、補助ベルト２２１は、０．７ｍｍ〜１０．０ｍｍの厚さを有するポリマー基材からなることが好ましい。ポリマーとしては、ポリマーとしては、ポリエチレン、ポリアセチレン、ポリウレタン、ポリプロピレン、ナイロンなどのポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、非晶ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、液晶ポリマーなどを好ましく用いることができる。

補助ベルト装置２２０は、補助ベルト２２１がコレクター２３０を囲むように配設されている。そして、長尺シートＷは、補助ベルト２２１の外周側に接触した状態で、駆動ローラー２２２側で折り返されて搬送される。

このように、コレクター２３０と長尺シートＷとの間に補助ベルト２２１が配設されていることにより、長尺シートＷは、正側の高電圧が印加されているコレクター２３０に引き寄せられることなくスムーズに搬送されるようになる。また、補助ベルト２２１は、絶縁性かつ多孔性のエンドレスベルトからなるため、コレクター２３０とノズル２４０との間に形成される電界分布に大きな影響を与えることもない。

また、補助ベルト２２１の幅は、コレクター２３０の幅よりも広いものを用いる。これにより、長尺シートＷとコレクター２３０との間に補助ベルト２２１が確実に存在するようになり、長尺シートＷがコレクター２３０に引き寄せられたり、長尺シートＷの円滑な搬送が妨げられたりすることを確実に防止することが可能となる。

ノズルブロック２５０は、図３に示すように、一方の端部が閉塞端となっていて他方の端部がポリマー溶液供給口となっている複数本（７本とする。）の管体２７１〜２７７を有している。管体２７１〜２７７は、個々の管体が長尺シートＷの幅方向に沿って配設されている。すなわち、管体２７１〜２７７は、個々の管体が図３におけるｙ−ｙ’方向に沿って配設されている。なお、管体２７１〜２７７は、各管体がノズルブロック２５０に対して着脱自在に取り付けられている。

これら管体２７１〜２７７には、各管体ごとに当該管体の長手方向に沿って所定数のノズル２４０が所定ピッチごとに取り付けられている。なお、ノズル２４０及び管体２７１〜２７７は、例えば、銅、ステンレス鋼、アルミニウムなど導電部材でなり、ノズル２４０は管体２７１〜２７７に対して電気的に接続された状態で管体２７１〜２７７に取り付けられている。

ポリマー溶液供給装置４００は、図３に示すように、成分の異なる複数種類（種類Ａ及び種類Ｂの２種類とする。）のポリマー溶液を貯留する２つのポリマー溶液タンク４１１，４１２（以下、第１ポリマー溶液タンク４１１、第２ポリマー溶液タンク４１２という。）と、種類Ａのポリマー溶液及び種類Ｂのポリマー溶液をこれらポリマー溶液の種類ごとに各管体２７１〜２７７まで流通させる７本のポリマー溶液流通パイプ４２１〜４２７とを有する。また、第１ポリマー溶液タンク４１１及び第２ポリマー溶液タンク４１２に貯留されているポリマー溶液を各管体２７１〜２７７に所定の圧力を加えた状態で供給可能とするためのポリマー溶液供給ポンプ（図示せず。）も設けられている。

なお、実施形態に係る電界紡糸装置２００においては、第１ポリマー溶液タンク４１１は、種類Ａのポリマー溶液を貯留するポリマー溶液タンクであり、第２ポリマー溶液タンク４１２は、種類Ｂのポリマー溶液を貯留するポリマー溶液タンクであるとする。また、ポリマー溶液流通パイプ４２１〜４２７のうちのポリマー溶液流通パイプ４２１〜４２４は、種類Ａのポリマー溶液を流通させるポリマー溶液流通パイプであり、ポリマー溶液流通パイプ４２５〜４２７は、種類Ｂのポリマー溶液を流通させるポリマー溶液流通パイプであるとする。

そして、種類Ａのポリマー溶液を流通させるポリマー溶液流通パイプ４２１〜４２４は、管体２７１〜２７７のうちの管体２７１，２７３，２７５，２７７の各ポリマー溶液供給口に接続され、種類Ｂのポリマー溶液を流通させるポリマー溶液流通パイプ４２５〜４２７は、管体２７１〜２７７のうちの管体２７２，２７４，２７６の各ポリマー溶液供給口に接続されている。

また、ポリマー溶液流通パイプ４２１〜４２７には、ポリマー溶液の供給量の制御を可能とするためのポリマー溶液供給量制御バルブ４３１〜４３７が設けられている。なお、「ポリマー溶液の供給量の制御を可能とする」というは、ポリマー溶液供給量制御バルブ４３１〜４３７の開量をゼロから最大まで制御可能とすることを意味している。これにより、ポリマー溶液の供給量をゼロから最大値までの間で任意に制御可能とする。
なお、図３において、ノズル２４０を示す符号は、図面の簡素化のために、一部のノズルのみに付されている。

また、各管体２７１〜２７７に取りつけられているノズル２４０は、ノズルブロック２５０を搬送方向ａに沿って見たときには、同じ種類のポリマー溶液が割り当てられている各管体に取り付けられている各ノズルによる搬送方向の列が、長尺シートＷの面と平行な平面上において搬送方向ａに対して所定角度の傾きを有する直線上に並ぶように各管体に取り付けられている。

すなわち、実施形態に係る電界紡糸装置２００においては、図４に示すように、種類Ａのポリマー溶液が割り当てられている各管体２７１，２７３，２７５，２７７に取り付けられているノズル２４０の搬送方向ａの列が、長尺シートＷの面と平行な平面上において搬送方向ａに対して所定角度θ１の傾きを有する直線Ｌ１に並ぶように各管体２７１，２７３，２７５，２７７に取り付けられており、また、種類Ｂのポリマー溶液が割り当てられている各管体２７２，２７４，２７６に取り付けられているノズル２４０の搬送方向ａの列が、長尺シートＷの面と平行な平面上において搬送方向ａに対して所定角度θ２の傾きを有する直線Ｌ２に並ぶように各管体２７２，２７４，２７６に取り付けられている。

なお、図４において、種類Ａのポリマー溶液が割り当てられている各管体２７１，２７３，２７５，２７７に取り付けられているノズル２４０は白抜きの丸で示し、種類Ｂのポリマー溶液が割り当てられている各管体２７２，２７４，２７６に取り付けられているノズル２４０は灰色の丸で示されている。

各ノズル２４０がこのような配列となるように各ノズル２４０を各管体２７１〜２７７に取り付けることによって、同じ種類のポリマー溶液が割り当てられている管体の長手方向（長尺シートＷの幅方向）におけるノズル２４０の取り付け位置が、隣り合う管体において、互いにずれた位置となるため、搬送方向ａに沿って搬送されて行く長尺シートＷに対して、種類Ａのポリマー溶液からなるナノ繊維及び種類Ｂのポリマー溶液からなるナノ繊維をそれぞれむらなく均一に堆積させることができる。

また、ノズルブロック２５０は、図２に示すように、ポリマー溶液を各ノズル２４０の吐出口から上向きに吐出するように電界紡糸装置２００の電界紡糸室２１２に設置されている。そして、各ノズル２４０の吐出口からポリマー溶液をオーバーフローさせながら各ノズル２４０の吐出口から所定のポリマー溶液を吐出して長尺シートＷを電界紡糸して長尺シートＷにナノ繊維を堆積させる。

このため、ノズルブロック２５０は、オーバーフローしたポリマー溶液を貯留可能な容器状をなしており、ノズルブロック２５０の底面には、ポリマー溶液を排出するためのポリマー溶液排出口２５３（図３参照。）が設けられている。このポリマー溶液排出口２５３には、ポリマー溶液排出用パイプ２５４が接続されている。なお、ポリマー溶液排出口から排出されたポリマー溶液をポリマー溶液の種類ごとに回収すれば、各種類のポリマー溶液を再利用することも可能である。

また、ノズルブロック２５０は、図３（ｂ）に示すように、上端開口面が蓋体２５１によって覆われた状態で用いられる。なお、蓋体２５１には、各ノズル２４０を上方に突出させるためのノズル貫通孔２５２が各ノズル２４０に対応して設けられている。

また、ノズルブロック２５０は、往復運動駆動部２５５（図５参照。）によって、長尺シートＷの幅方向に往復運動可能となっているとともに間隔調整駆動部２５６（図５参照。）によってコレクター２３０との間隔を調整可能としている。これら往復運動駆動部２５５及び間隔調整駆動部２５６は、主制御装置３００によって制御される。なお、ノズルブロック２５０を長尺シートＷの幅方向に往復運動させるための機構及びコレクター２３０との間隔を調整するための機構は、公知の機構を用いることができるので、これら各機構の具体的な構造などは図示及び説明を省略する。

ところで、電源装置２６０は、コレクター２３０と各ノズル２４０との間に所定の電圧を与えるものであるが、コレクター２３０と各ノズル２４０との間に所定の電圧を与えるために、実施形態に係る電界紡糸装置２００においては、電源装置２６０の一方の電極（正極とする。）は、コレクター２３０に接続し、他方の電極（負極とする。）は、ノズル２４０ではなく管体２７１〜２７７に接続するようにしている。そして、ノズル２４０側すなわち管体２７１〜２７７側が接地電位となるようにしている。

なお、ノズルブロック２５０が導電性を有する部材でなり、かつ、当該ノズルブロック２５０と管体２７１〜２７７とが電気的に接続された状態となっていれば、電源装置２６０の負極はノズルブロック２５０に接続するようにしてもよく、また、ノズルブロック２５０と筐体２１０とが電気的に接続された状態となっていれば、電源装置２６０の負極は筐体２１０に接続するようにしてもよい。いずれの場合であっても、ノズル２４０側すなわち管体２７１〜２７７側、ノズルブロック２５０側又は筐体２１０側が接地電位となるようにする。

このように、ノズル２４０側すなわち管体２７１〜２７７側、ノズルブロック２５０側又は筐体２１０側が接地電位となるようにすることによって、ノズル２４０、管体２７１〜２７７、ノズルブロック２５０及び筐体２１０をはじめとして、ノズル２４０から吐出される前のポリマー溶液、ポリマー溶液供給装置４００のすべてが接地電位となる。
これにより、電界紡糸装置２００及びナノ繊維製造装置１を操作する操作者の安全を確保することができるとともに、ポリマー溶液供給装置４００を高耐電圧仕様とする必要がなくなる。

上記のように構成された電界紡糸装置２００は、温度２０℃〜４０℃、湿度２０％〜６０％の雰囲気に調整された部屋に設置されることが好ましい。

主制御装置３００は、電界紡糸装置２００及び搬送装置１００を制御する機能を有している。具体的には、図５に示すように、巻き取り量計測信号に基づいて搬送速度を制御する搬送速度制御部３１０と、ノズルブロック２５０を往復運動させるための往復運動駆動部２５５を制御する往復運動制御部３２０と、ノズルブロック２５０の間隔調整を行うための間隔調整駆動部２５６を制御する間隔調整制御部３３０とを有する。

また、主制御装置３００は、これらの制御のほかに、電界紡糸装置２００においては電源装置２６０及び補助ベルト装置２２０の制御を行う機能を有し、搬送装置１００においては、加熱装置１１７を制御する機能を有している。また、ナノ繊維製造装置１全体で考えた場合においては、ＶＯＣ処理装置（図示せず。）、不活性ガス制御装置（図示せず。）などを制御する機能をも有している。

また、第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂ、第２テンションローラー位置調整機構１１０ａ，１１０ｂ、切断装置１１４などにモーターなどの駆動部を設ければ、第１テンションローラー１０７、第２テンションローラー１０８の位置制御及び切断装置１１４の切断制御を主制御装置３００によって行うことも可能である。なお、切断装置１１４の切断制御を行う場合には、ナノ繊維不織布の巻き取り量が所定量に達したら、電界紡糸装置２００による電界紡糸動作を停止するとともに巻き取りローラー１０２によるナノ繊維不織布の巻き取りなど長尺シートＷの搬送動作を停止した状態で、押さえ板１１５及びカッター１１６を動作させるための信号を出力する。カッター１１６によりナノ繊維不織布を切断する際は、押さえ板１１５でナノ繊維不織布を押さえた状態として
カッター１１６によりナノ繊維不織布を切断する。

２．実施形態に係るナノ繊維製造装置を用いたナノ繊維製造方法
以下、上記のように構成された実施形態に係るナノ繊維製造装置１を用いてナノ繊維不織布を製造する方法について説明する。

まず、長尺シートＷを搬送装置１００にセットし、その後、長尺シートＷを供給ローラーから供給しながら巻き取りローラー１０２で巻き取ることにより、所定の搬送速度で搬送させる。そして、電界紡糸装置２００において、各管体２７１〜２７７に取り付けられている各ノズル２４０から長尺シートＷにポリマー溶液を吐出することによってナノ繊維を順次堆積させる。

なお、このような動作を開始する前に、コレクター２３０とノズルブロック２５０との間隔を間隔調整駆動部２５６によって最適な間隔に調整することができる。コレクター２３０とノズルブロック２５０との間隔は、電界紡糸装置２００の紡糸条件、ポリマー溶液の種類、ナノ繊維の平均直径、製造すべきナノ繊維不織布の厚さなどを考慮して決定することができる。これにより、ノズルブロック２５０とコレクター２３０との間隔が最適に設定された状態のもとで電界紡糸を行うことができる。

ところで、実施形態に係るナノ繊維製造装置１においては、第１ポリマー溶液タンク４１１には、種類Ａのポリマー溶液が貯留されており、第２ポリマー溶液タンク４１２には、種類Ｂのポリマー溶液が貯留されている。そして、種類Ａのポリマー溶液は、ポリマー溶液流通パイプ４２１〜４２４を流通して管体２７１，２７３，２７５，２７７に供給され、種類Ｂのポリマー溶液は、ポリマー溶液流通パイプ４２５〜４２７を流通して管体２７２，２７４，２７６に供給される。

このため、搬送方向ａに沿って搬送されて行く長尺シートＷに対して、各管体２７１〜２７７の各ノズル２４０からは、種類Ａのポリマー溶液と種類Ｂのポリマー溶液とが交互に吐出される。これによって、長尺シートＷには、種類Ａのポリマー溶液と種類Ｂのポリマー溶液とが混じり合った状態のナノ繊維を堆積させることができる。

また、長尺シートＷにナノ繊維を順次堆積させる動作を行う際には、往復運動駆動部２５５によって、ノズルブロック２５０を長尺シートＷの幅方向に往復運動させながら長尺シートＷにポリマー溶液を吐出する動作を行う。なお、往復運動駆動部２５５の往復運動周期は、ノズル２４０の配列ピッチと、長尺シートＷの搬送速度とに基づいて設定する。すなわち、搬送方向ａに搬送されて行く長尺シートＷに対し、各ノズル２４０の吐出位置が他のノズルの吐出位置とできるだけ重複しないように往復運動周期を設定する。これによって、長尺シートＷにおけるポリマー繊維の堆積量を均一化することができる。

このようにして、長尺シートＷにポリマー繊維を堆積させたのち、「ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷ」を加熱装置１１７で加熱することによってナノ繊維不織布を製造することができる。なお、実施形態に係るナノ繊維製造装置１においては、上記したように、長尺シートＷには、異なった種類のポリマー溶液が混じり合った状態のナノ繊維を堆積させることができ、それを加熱することによって製造されたナノ繊維不織布は、一種類のポリマー溶液により製造されたナノ繊維不織布とは異なった品質のナノ繊維不織布となり、より幅広い用途に使用可能となる。

このようにして製造されたナノ繊維不織布は、巻き取りローラー１０２によって巻き取られる。このとき、巻き取り量計測情報出力装置１１２が、巻き取りローラー１０２に巻き取られたナノ繊維不織布の巻き取り量を計測し、その計測結果を巻き取り量計測情報として主制御装置３００の搬送速度制御部３１０に出力する。搬送速度制御部３１０は、巻き取り量計測情報に基づいて、長尺シートＷの搬送速度が一定速度となるように巻き取りローラー駆動部１１１を制御する。

また、巻き取り量が所定量となった場合には、切断装置１１４によりナノ繊維不織布を切断することができる。切断装置１１４によりナノ繊維不織布を切断する際には、押さえ板１１５によってナノ繊維不織布を押さえた状態として、カッター１１６により切断する。ナノ繊維不織布を切断する際は、電界紡糸装置２００による電界紡糸動作を停止するとともに巻き取りローラー１０２によるナノ繊維不織布の巻き取りなど長尺シートＷの搬送動作を停止した状態で行う。

これにより、巻き取りローラー１０２には所定量のナノ繊維不織布が巻き取られた状態となる。そして、ナノ繊維不織布が巻き取られていない巻き取りローラー１０２をセットして、後続のナノ繊維不織布の先端を、巻き取りローラー１０２に巻き付けて、順次製造されてくるナノ繊維不織を巻き取って行く。このような操作を順次行うことにより、所定の巻き取り量だけ巻き取られたナノ繊維不織布を次々と製造することができる。

なお、切断装置１１４による切断動作は、主制御装置３００によって自動的に切断動作させることも可能である。すなわち、主制御装置３００では、ナノ繊維不織布の巻き取り量が所定量に達したら、電界紡糸装置２００による電界紡糸動作を停止するとともに巻き取りローラー１０２によるナノ繊維不織布の巻き取りなど長尺シートＷの搬送動作を停止した状態で、押さえ板１１５及びカッター１１６を動作させるための信号を出力する。カッター１１６によりナノ繊維不織布を切断する際は、押さえ板１１５でナノ繊維不織布を押さえた状態としてカッター１１６によりナノ繊維不織布を切断する。これにより、切断動作を自動的に行うことができる。

また、ナノ繊維不織布の製造を行っている途中で、長尺シートＷの張力の調整や長尺シートＷの幅方向の位置を調整する必要が生じた場合には、第１テンションローラー位置調整機構１０９ａ，１０９ｂ及び第２テンションローラー位置調整機構１１０ａ，１１０ｂを適宜調整することによって長尺シートＷを最適な張力とすることができるとともに、長尺シートＷの幅方向の位置を最適な位置とすることができる。

ここで、実施形態に係るナノ繊維製造方法における紡糸条件を例示的に示す。長尺シートＷとしては、各種材料からなる不織布、織物、編物などを用いることができる。長尺シートＷの厚さは、例えば５μｍ〜５００μｍのものを用いることができる。

ナノ繊維の原料となるポリマーとしては、例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸グリコール酸（ＰＬＧＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、シルク、セルロース、キトサンなどを用いることができる。

ポリマー溶液に用いる溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、メチルエチルケトン、クロロホルム、アセトン、水、蟻酸、酢酸、シクロヘキサン、ＴＨＦ、デカヒドロナフタレン（Ｄｅｃａｌｉｎ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＡｃ）などを用いることができる。複数種類の溶媒を混合して用いてもよい。ポリマー溶液には、導電性向上剤などの添加剤を含有させてもよい。

また、長尺シートＷの搬送速度は、例えば５ｍｍ／分〜１０ｍ／分に設定することができる。ノズルとコレクター２３０とノズルブロック２５０に印加する電圧は、１０ｋＶ〜８０ｋＶに設定することができる。
また、電界紡糸装置２００における電界紡糸室２１２の温度は、例えば温度２０℃〜４０℃に設定することができる。電界紡糸室２１２の湿度は、例えば２０％〜６０％に設定することができる。

ところで、電界紡糸を行った際に、ノズル２４０からオーバーフローしたポリマー溶液は、ポリマー溶液排出口２５３からポリマー溶液排出用パイプ２５４を通って排出されるが、排出されたポリマー溶液を回収してナノ繊維の原料として再利用する場合には、図示しないポリマー溶液回収装置を設けることによって、再利用することができる。

この場合、種類Ａのポリマー溶液と種類Ｂのポリマー溶液とを別々に回収することが好ましい。そして、回収した種類Ａのポリマー溶液は、ポリマー溶液回収装置における種類Ａ用の再生タンクに移送するとともに、回収した種類Ｂのポリマー溶液は、ポリマー溶液回収装置における種類Ｂ用の再生タンクに移送し、その後、回収した種類Ａ及び種類Ｂのそれぞれのポリマー溶液の組成を測定し、当該測定結果に応じて種類Ａ及び種類Ｂのポリマー溶液に溶媒その他の必要な成分をそれぞれ添加するといった処理を行う。

このような処理を行うことで、回収した種類Ａ及び種類Ｂのポリマー溶液を元の種類Ａ及び種類Ｂのポリマー溶液、すなわち、第１ポリマー溶液タンク４１１に貯留されている種類Ａのポリマー溶液及び第２ポリマー溶液タンク４１２に貯留されている種類Ｂのポリマー溶液の組成と同じか極めて近い組成を有するポリマー溶液に再生することが可能となる。

これを実現するには、ノズルブロック２５０は、内部を各管体２７１〜２７７に対応して区切って、各管体２７１〜２７７に対応したポリマー溶液回収室を形成するとともに、各管体２７１〜２７７に対応したポリマー溶液回収室それぞれにポリマー溶液排出口２５３を設ける。そして、これら各ポリマー溶液排出口にはそれぞれポリマー溶液排出用パイプ２５４を接続し、各ポリマー溶液排出用パイプを介して排出される種類Ａ及び種類Ｂのポリマー溶液を、それぞれ対応する種類の再生タンクに供給する。このような構成とすることによって、オーバーフローしたポリマー溶液を種類ごとに回収して種類ごとに再生可能とすることができる。

３．実施形態に係る電界紡糸装置及びナノ繊維製造装置の効果
実施形態に係る電界紡糸装置２００によれば、各ノズル２４０は、ノズルブロック２５０に直接的に取り付けられているのではなく、所定数ずつ各管体２７１〜２７７に取り付けられている。このため、ノズル２４０の補修や交換などを行う場合には、ノズルの補修や交換を行うべき管体のみをノズルブロック２５０から取り外して行えばよい。これにより、管体単位でノズルの補修や交換が可能となるため、メンテナンスが容易となる。また、例えば、長尺シートＷの幅方向に配列されている管体ごとにポリマー溶液の供給量を制御したり、各管体２７１〜２７７ごとに異なった種類のポリマー溶液を供給したりすることができる。

各体２７１〜２７７ごとにポリマー溶液の供給量を制御する際は、各管体２７１〜２７７に対応して設けられているポリマー溶液供給量制御バルブ４３１〜４３７によって容易に行うことができる。なお、必要に応じて、ある特定の管体に対してはポリマー溶液を供給しないようにすることも可能である。

また、上記実施形態で説明したように、管体２７１，２７３，２７５，２７７には種類Ａのポリマー溶液を供給し、管体２７２，２７４，２７６には種類Ｂのポリマー溶液を供給するというように、管体ごとに異なった種類のポリマー溶液を供給することができる。これにより、長尺シートＷには、種類Ａのポリマー溶液と種類Ｂのポリマー溶液とが混合した状態の複合ナノ繊維を堆積させることができ、それを加熱することによって製造されたナノ繊維不織布は、一種類のポリマー溶液により製造されたナノ繊維不織布とは異なった品質のナノ繊維不織布となり、より幅広い用途に使用可能となる。
このように、実施形態に係る電界紡糸装置２００によれば、ポリマー溶液の供給の仕方を多様に設定することができる。

また、ノズル２４０が所定数ずつ各管体２７１〜２７７に取りつけられていることにより、ノズル２４０の補修や交換などを行う場合には、ノズルの補修や交換を行うべき管体のみをノズルブロック２５０から取り外して行えばよく、管体単位でノズルの補修や交換が可能となるため、メンテナンスが容易となる効果も得られる。

また、各管体２７１〜２７７に取り付けられる各ノズル２４０は、図４に示すように、搬送方向ａに対して所定角度θ１，θの傾きを有する直線Ｌ１，Ｌ２に並ぶように各管体２７１〜２７７に取り付けられている。このため、ノズル２４０は、各管体２７１〜２７７の長手方向において互いにずれた位置となることから、長尺シートＷにむらなくポリマー溶液を吐出することができ、均一な厚さを有する高品質なナノ繊維を製造することができる。

また、実施形態に係る電界紡糸装置２００によれば、ノズル２４０側すなわち管体２７１〜２７７側、ノズルブロック２５０側又は筐体２１０側を接地電位としているため、ノズルブロック２５０、筐体２１０をはじめとして、各ノズル２４０から吐出される前のポリマー溶液、ポリマー溶液供給装置４００のすべてが接地電位となる。このため、電界紡糸装置２００及びナノ繊維製造装置１を操作する操作者の安全を確保することができるとともに、これら各構成要素を高耐電圧仕様にする必要がなくなる。

また、実施形態に係る電界紡糸装置２００によれば、長尺シートＷの幅方向に沿ってノズルブロック２５０を所定の周期で往復運動可能としているため、長尺シートＷにおけるナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。また、ノズルブロック２５０とコレクター２３０との間隔を調整可能としているため、最適な条件で電界紡糸を行うことが可能となる。

また、実施形態に係るナノ繊維製造装置１によれば、第１テンションローラー１０７及び第２テンションローラー１０８の各端部の位置を調整可能としているため、第１テンションローラー１０７と第２テンションローラー１０８との間の長尺シートＷの張力を適切な張力に設定することが可能であることは勿論、搬送方向ａに対する長尺シートＷの幅方向の「ずれ」などの修正も容易に行うことができ、長尺シートＷを常に適切な状態で搬送させることができる。それによって、均一な厚さを有する高品質なナノ繊維不織布を製造することができる。

また、実施形態に係るナノ繊維製造装置１によれば、巻き取りローラー１０２に巻き取られたナノ繊維不織布の巻き取り量を計測して、計測された巻き取り量に基づいて搬送速度を制御するようにしているので、電界紡糸装置２００を通過する長尺シートＷの搬送速度を一定速度に保持することができ、それによって、均一な厚さを有する高品質なナノ繊維不織布を製造することができる。

また、実施形態に係るナノ繊維製造装置１によれば、加熱装置１１７と巻き取りローラー１０２との間に切断装置１１４が設けられているため、巻き取りローラーに所定量のナノ繊維不織布が巻き取られたら、当該ナノ繊維不織布を切断することができる。この場合、ナノ繊維不織布が巻き取られていない巻き取りローラーを取り付けて、後続のナノ繊維不織布の先端を当該巻き取りローラーに接続する。このような操作を繰り返すことにより、所定量の巻き取りが終了したナノ繊維不織布を容易に取り出すことができる。

４．ポリマー溶液供給装置４００の変形例
図６は、ポリマー溶液供給装置４００の第１変形例を説明するために示す図である。なお、図６（ａ）は管体２７１〜２７７を２つのグループに分けた場合を示し、図６（ｂ）は管体２７１〜２７７を３つのグループに分けた場合を示している。

図７は、ポリマー溶液供給装置４００の第２変形例を説明するために示す図である。図８は、ポリマー溶液供給装置４００の第３変形例を説明するために示す図である。

なお、図６〜図８においては、ポリマー溶液供給装置４００及び管体２７１〜２７７を簡略化して模式的に示している。また、各管体２７１〜２７７に取り付けられている各ノズル２４０は図示を省略してある。

［第１変形例］
ポリマー溶液供給装置４００の第１変形例は、図６（ａ）に示すように、搬送方向ａに沿って並んでいる所定数の管体を１つのグループとして管体２７１〜２７７をグループ分けし、各グループごとに種類の異なったポリマー溶液を供給するような構成としたものである。図６（ａ）に示す例においては、管体２７１〜２７７のうちの管体２７１〜２７４を第１グループＧ１とし、管体２７１〜２７７のうちの管体２７５〜２７７を第２グループＧ２として、第１グループＧ１の管体２７１〜２７４には、種類Ａのポリマー溶液を供給し、第２グループＧ２の管体２７５〜２７７には、種類Ｂのポリマー溶液を供給するような構成としている。

なお、グループの数及び各グループにおける管体の本数は任意である。例えば、管体の本数が実施形態のように７本（管体２７１〜２７７）であるとすれば、図６（ｂ）に示すように、全体を３つのグループＧ１，Ｇ２，Ｇ３に分けて、第１グループＧ１は２本（管体２７１，２７２）とし、第２グループＧ２は３本（管体２７３〜２７５）とし、第３グループＧ３は２本（管体２７６，２７７）として、第１グループの管体２７１，２７２には、種類Ａのポリマー溶液を供給し、第２グループの管体２７３〜２７５には、種類Ｂのポリマー溶液を供給し、第３グループの管体２７６，２７７には、種類Ａのポリマー溶液を供給することも可能である。

また、種類Ａ及び種類Ｂとは異なる種類Ｃのポリマー溶液をも使用可能とすれば、第３グループの管体２７６，２７７には、種類Ｃのポリマー溶液を供給するということも可能である。

第１変形例によれば、図６（ａ）によって製造されるナノ繊維不織布は、長尺シートＷの表面に種類Ａのポリマー溶液からなるナノ繊維が堆積され、その上に種類Ｂのポリマー溶液からなるナノ繊維が堆積されたものとなり、また、図６（ｂ）によって製造されるナノ繊維不織布は、ポリマー溶液として種類Ａ及び種類Ｂのポリマー溶液に加えて種類Ｃのポリマー溶液を使用したとすれば、長尺シートＷの表面に種類Ａのポリマー溶液からなるナノ繊維が堆積され、その上に種類Ｂのポリマー溶液からなるナノ繊維が堆積され、さらにその上に種類Ｃのポリマー溶液からなるナノ繊維が堆積されたものとなる。

［第２変形例］
ポリマー溶液供給装置４００の第２変形例は、図７に示すように、各管体２７１〜２７７の各ポリマー溶液供給口に接続されている種類Ａのポリマー溶液を流通させるポリマー溶液流通パイプ４２１〜４２４及び種類Ｂのポリマー溶液を流通させるポリマー溶液流通パイプ４２１〜４２４を、それぞれ途中で一本のポリマー溶液流通パイプ４２０Ａ，４２０Ｂとして、当該ポリマー溶液流通パイプ４２０Ａは第１ポリマー溶液タンク４１１に接続し、当該ポリマー溶液流通パイプ４２０Ｂは第２ポリマー溶液タンク４１２に接続するような構成としたものである。

ポリマー溶液供給装置４００を図７のような構成とした場合、ポリマー溶液供給量制御バルブ４３１〜４３７（図７では図示せず。）は、図３と同様に、各管体２７１〜２７７に対応してポリマー溶液流通パイプ４２１〜４２７に設けるようにしてもよいことは勿論であるが、ポリマー溶液の種類ごとに一括して供給量を制御可能とすればよい場合には、図７に示すように、ポリマー溶液流通パイプ４２０Ａには、種類Ａのポリマー溶液の供給量を制御するためのポリマー溶液供給量制御バルブ４３０Ａを設け、ポリマー溶液流通パイプ４２０Ｂには、種類Ｂのポリマー溶液の供給量を制御するためのポリマー溶液供給量制御バルブ４３０Ｂを設けることも可能である。このような構成とすることによって、ポリマー溶液の種類ごとに供給量を一括制御することができる。

なお、第２変形例には示すようなポリマー溶液流通パイプの構成は、図６に示す第１変形例に示すポリマー溶液供給装置４００においても適用可能であることは勿論である。

［第３変形例］
ポリマー溶液供給装置４００の第３変形例は、図８に示すように、１つのタンク（ポリマー溶液タンク４１３とする。）の内部を仕切って、複数のポリマー溶液貯留室を設けるような構成としたものである。すなわち、上記の実施形態に係るナノ繊維製造装置１においては、ポリマー溶液の種類は２種類（種類Ａのポリマー溶液及び種類Ｂのポリマー溶液）としているため、ポリマー溶液タンク４１３の内部に２つのポリマー溶液貯留室４１３Ａ，４１３Ｂ（以下、第１ポリマー溶液貯留室４１３Ａ、第２ポリマー溶液貯留室４１３Ｂという。）を設ける。なお、第１ポリマー溶液貯留室４１３Ａは、種類Ａのポリマー溶液を貯留するポリマー溶液貯留室であり、第２ポリマー溶液貯留室４１３Ｂは、種類Ｂのポリマー溶液を貯留するポリマー溶液貯留室であるとする。

第１ポリマー溶液貯留室４１３Ａ及び第２ポリマー溶液貯留室４１３Ｂから各管体２７１〜２７７へのポリマー溶液流通パイプ４２１〜４２７の配管の仕方は、上記実施形態で説明したと同様（図３参照。）に、種類Ａのポリマー溶液と種類Ｂのポリマー溶液とを各管体２７１〜２７７に交互に供給するようにしてもよいし、第１変形例（図６参照。）又は第２変形例（図７参照。）に示すような供給の仕方であってもよい。

以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形実施が可能であり、例えば、下記に示すような変形も可能である。

（１）上記実施形態では、ポリマー溶液の種類を２種類（種類Ａのポリマー溶液及び種類Ｂのポリマー溶液）の場合について説明したが、ポリマー溶液の種類は２種類に限られるものではなく、３種類以上であってもよい。

（２）上記実施形態では、管体の数は７本（管体２７１〜２７７）としたが、７本に限られるものではない。また、各管体に取り付けられるノズルの数は、必ずしも各管体において同数である必要もない。

（３）上記実施形態では、各管体２７１〜２７７は、長尺シートＷと平行な平面上において搬送方向ａに対して必ずしも直交するように配設する必要はなく、搬送方向ａに対して多少の傾きを有した状態で配設するようにしてもよい。

（４）上記実施形態においては、電界紡糸装置２００が１台の場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、２台以上の電界紡糸装置を備えていてもよい。

（５）上記実施形態においては、ノズル２４０が上向きとなっているノズルブロック２５０を有する電界紡糸装置２００を用いて本発明のナノ繊維製造装置を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ノズルが下向きとなっているノズルブロックを有する電界紡糸装置やノズルが横向きとなっているノズルブロックを有する電界紡糸装置を備えるナノ繊維製造装置に本発明を適用することもできる。

（６）上記実施形態においては、電源装置２６０の正極がコレクター２３０に接続され、電源装置２６０の負極が管体２７１〜２７７に接続された場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電源装置２６０の負極がコレクター２３０に接続され、電源装置２６０の正極が管体２７１〜２７７に接続されていてもよい。

（７）上記実施形態においては、電界紡糸を行っている際の異常発生時における対処方法については言及しなかったが、長時間にわたって電界紡糸装置２００を連続して運転するうちに、電界紡糸装置２００に異常が発生したような場合には、当該異常を即座に検出可能とする機能を持たせることも可能である。

例えば、電源装置２６０には、電流量を計測し、当該計測値を主制御装置３００へ送信する機能を持たせるとともに、主制御装置３００には電源装置２６０の電流量が異常値であった場合には電源装置２６０を制御する機能を持たせるようにすることも可能である。

これにより、コレクター２３０と管体２７１〜２７７との間に所定電圧を印加した状態で電界紡糸を行っているとき、電界紡糸装置２００に上限以上の電流が電源装置２６０から供給されていることを検知したときには、主制御装置３００は、電流供給を停止させるように、電源装置２６０を制御することが可能となる。また、逆に、電界紡糸装置２００に下限以下の電流が電源装置２６０から供給されていることを検知したときには、主制御装置３００は、異常である旨の警告信号を出すように電源装置２６０を制御することも可能である。

なお、主制御装置３００が電源装置２６０に対して電流供給を停止させるように制御した場合には、主制御装置３００は、図示しない不活性ガス供給装置に対して、不活性ガスを電界紡糸装置２００の電界紡糸室２１２に供給させる信号を送信することとしてもよい。これにより、火災などの事故を未然に防ぐことができ、より一層安全性の高いナノ繊維製造装置を実現することが可能となる。

（８）上記実施形態においては、ノズル２４０の形状などについては言及しなかったが、例えば、ノズル先端部がノズル２４０の中心軸に斜めに交わる平面に沿って切断した形状となっているようなノズルを用いることも可能である。ノズル先端部をこのような形状とすることによって、ノズル先端部からオーバーフローするポリマー溶液が、ノズル先端部で滞留することなく速やかに流れ落ちるようになる。このため、電界紡糸する過程でポリマー溶液から溶媒が揮発する量を極めて少なくすることができるとともに、ノズル２４０の吐出口の近傍において生成するポリマー固化物の量を極めて少なくすることができる。

（９）上記実施形態においては、巻き取りローラー１０２に巻き取られたナノ繊維不織布の巻き取り量によって搬送速度を制御することによって、長尺シートＷの搬送速度を一定速度となるようにしたが、巻き取り量による搬送速度の制御に加えて、例えば、堆積されたナノ繊維の通気度又は堆積されたナノ繊維の厚さを計測して、その計測結果に基づいて搬送速度を適宜制御することもできる。この場合、堆積されたナノ繊維の通気度又は堆積されたナノ繊維の厚さが所定の値に可能な限り近づくように搬送速度を制御する。これにより、均一な通気度又は厚さを有するナノ繊維不織布を生産することが可能となる。

なお、この場合のナノ繊維の通気度とは、長尺シートＷ上に堆積させたナノ繊維層と長尺シートＷとが積層された状態で通気度を計測した場合における通気度のことをいう。また、ナノ繊維の厚さとは、長尺シートＷ上に堆積させたナノ繊維層と長尺シートＷとが積層された状態で厚さを計測した場合における厚さのことをいう。

（１０）上記実施形態においては、１つの電界紡糸装置２００に１つのノズルブロックが配設された場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、１つの電界紡糸装置２００に２つ以上のノズルブロックを有する構成であってもよい。この場合、各ノズルブロックには、上記実施形態で説明したように、所定数のノズルを取り付けた所定本数の管体が配列される。また、各ノズルブロックごとに往復運動及びコレクター２３０との間の間隔調整を行うようにすることも可能である。

なお、各ノズルブロックごとに往復運動させる場合には、各ノズルブロックを同じ周期で往復運動させることもできるし、各ノズルブロックを異なる周期で往復運動させることもできる。また、各ノズルブロックごとにコレクター２３０との間の間隔調整を行う場合には、各ノズルブロックを同じ間隔とすることもできるし、各ノズルブロックごとに異なった間隔に設定することもできる。

（１１）ポリマー溶液供給装置４００の構成は、上記実施形態に示すような構成（図３参照。）、第１変形例に示すような構成（図６参照。）及び第２変形例に示すような構成（図７参照。）に限られるものではなく、種々の変形実施が可能である。

（１２）上記実施形態においては、搬送装置１００には、加熱装置１１７を設けた場合を例示したが、製造するナノ繊維の種類やナノ繊維製造装置の機種などによっては、加熱装置を設ける必要のない場合もある。

１・・・ナノ繊維製造装置、１００・・・搬送装置、１０１・・・供給ローラー、１０２・・・巻き取りローラー、１０３，１０４，１０５，１０６・・・補助ローラー、１０７・・・第１テンションローラー、１０８・・・第２テンションローラー、１０９ａ，１０９ｂ・・・第１テンションローラー位置調整機構、１１０ａ，１１０ｂ・・・第２テンションローラー位置調整機構、１１１・・・巻き取りローラ駆動部、１１２・・・巻き取り量計測情報出力装置（レーザー距離センサー）、１１３・・・支持台、１１４・・・切断装置、１１５・・・押さえ板、１１６・・・カッター、１１７・・・加熱装置、２００・・・電界紡糸装置、２１０・・・筐体、２１１・・・絶縁部材、２１２・・・電界紡糸室、２２０・・・補助ベルト装置、２２１・・・補助ベルト、２３０・・・コレクター、２４０・・・ノズル、２５０・・・ノズルブロック、２５５…往復運動駆動部、２５６…間隔調整駆動部、２６０・・・電源装置、２７１〜２７７・・・管体、３００・・・主制御装置、３１０・・・搬送速度制御部、４００・・・ポリマー溶液供給装置、４１０・・・ポリマー溶液タンク、４１１・・・第１ポリマー溶液タンク、４１２・・・第２ポリマー溶液タンク、４１３Ａ・・・第１ポリマー溶液貯留室、４１３Ｂ・・・第２ポリマー溶液貯留室、４２１〜４２７・・・ポリマー溶液流通パイプ、４３１〜４３７・・・ポリマー溶液供給量制御バルブ、ａ・・・搬送方向、Ｗ・・・長尺シート

Claims (14)

1. コレクターと、前記コレクターに対向する位置に設けられ、ポリマー溶液を吐出する複数のノズルが２次元的に配置されたノズルブロックと、前記ポリマー溶液を前記ノズルに供給するポリマー溶液供給装置と、前記コレクターと前記ノズルとの間に高電圧を与える電源装置とを備え、前記コレクターと前記ノズルとの間を所定の搬送方向に搬送されて行く長尺シートに対して前記ポリマー溶液を前記長尺シートと対向する位置に設けられた前記ノズルより吐出することによってナノ繊維を堆積させる電界紡糸装置であって、
   前記ポリマー溶液供給装置は、
   成分の異なる複数種類のポリマー溶液を貯留するポリマー溶液タンクと、前記複数種類のポリマー溶液をポリマー溶液の種類ごとに流通させる複数のポリマー溶液流通パイプとを有し、
   前記ノズルブロックは、
   前記長尺シートの幅方向に沿って配設され、一方の端部が閉塞端となっていて他方の端部がポリマー溶液供給口となっている管体を前記長尺シートの搬送方向に沿って複数本有し、前記複数の管体の各管体には、前記ノズルが前記各管体の長手方向に沿って所定数ずつ取り付けられており、かつ、前記各管体の前記ポリマー溶液供給口には、当該管体に割り当てられた種類のポリマー溶液が供給されるように、当該管体に割り当てられた種類のポリマー溶液を流通させるポリマー溶液流通パイプが接続されており、
   前記各管体は、前記ノズルブロックに対して着脱自在に取り付けられていることを特徴とする電界紡糸装置。
2. 請求項１に記載の電界紡糸装置において、
   前記ポリマー溶液流通パイプには、前記各管体ごとにポリマー溶液の供給量の制御を可能とするポリマー溶液供給量制御バルブが前記各管体に対応して設けられていることを特徴とする電界紡糸装置。
3. 請求項１又は２に記載の電界紡糸装置において、
   前記ポリマー溶液流通パイプには、前記ポリマー溶液の種類ごとに当該ポリマー溶液の供給量を一括制御可能とするポリマー溶液供給量制御バルブが設けられていることを特徴とする電界紡糸装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の電界紡糸装置において、
   前記ポリマー溶液タンクは、前記ポリマー溶液の種類ごとに個別に設けられていることを特徴とする電界紡糸装置。
5. 請求項１〜３のいずれに記載の電界紡糸装置において、
   前記ポリマー溶液タンクは、前記複数種類のポリマー溶液を前記ポリマー溶液の種類ごとに貯留可能とする複数のポリマー溶液貯留室が形成されるように内部が分割されていることを特徴とする電界紡糸装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の電界紡糸装置において、
   前記各管体に取りつけられているノズルは、前記ノズルブロックを前記搬送方向に沿って見たときには、同じ種類のポリマー溶液が割り当てられている各管体に取り付けられている各ノズルによる搬送方向の列が、前記長尺シートの面と平行な平面上において前記搬送方向に対して所定角度の傾きを有する直線上に並ぶように前記各管体に取り付けられていることを特徴とする電界紡糸装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の電界紡糸装置において、
   前記各ノズル及び各管体は導電性部材でなり、前記電源装置の正電極及び負電極のうちの一方の電極は、前記コレクターに接続され、前記電源装置の正電極及び負電極のうちの他方の電極は、前記各管体に接続され、前記各管体の側を接地電位としていることを特徴とする電界紡糸装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の電界紡糸装置において、
   前記長尺シートの幅方向に沿って前記ノズルブロックを所定の周期で往復運動させる往復運動駆動部をさらに有することを特徴とする電界紡糸装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の電界紡糸装置において、
   前記ノズルブロックと前記コレクターとの間隔を調整可能するように前記ノズルブロックを駆動させる間隔調整駆動部をさらに備えることを特徴とする電界紡糸装置。
10. 長尺シートを所定の搬送方向に搬送する搬送装置と、前記所定の搬送方向に搬送されていく長尺シートを電界紡糸する電界紡糸装置とを備えるナノ繊維製造装置であって、
    前記電界紡糸装置は、請求項１〜９のいずれかに記載の電界紡糸装置であることを特徴とするナノ繊維製造装置。
11. 請求項１０に記載のナノ繊維製造装置において、
    前記搬送装置は、
    前記長尺シートを供給する供給ローラーと、
    前記長尺シートを所定の搬送速度で搬送させるとともに前記電界紡糸装置でナノ繊維が堆積された長尺シートを巻き取る巻き取りローラーと、
    前記巻き取りローラーを駆動する巻き取りローラー駆動部と、
    前記電界紡糸装置よりも前記供給ローラー側及び前記巻き取りローラー側にそれぞれ設けられ、前記長尺シートに所定の張力を与えるための第１テンションローラー及び第２テンションローラーと、
    を有することを特徴とするナノ繊維製造装置。
12. 請求項１１に記載のナノ繊維製造装置において、
    前記第１テンションローラーは、当該第１テンションローラーの一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする第１テンションローラー位置調整機構を有し、
    前記第２テンションローラーは、当該第２テンションローラーの一方の端部及び他方の端部の垂直方向及び水平方向の少なくとも一方の位置を各端部ごとに独立して調整可能とする第２テンションローラー位置調整機構を有することを特徴とするナノ繊維製造装置。
13. 請求項１１又は１２に記載のナノ繊維製造装置において、
    前記搬送装置は、
    前記巻き取りローラーにおける前記ナノ繊維が堆積された長尺シートの巻き取り量を示す巻き取り量計測情報を出力する巻き取り量計測情報出力装置と、
    前記巻き取り量計測情報出力装置から出力された巻き取り量計測情報に基づいて前記巻き取りローラー駆動部を制御する搬送速度制御装置と、
    をさらに有することを特徴とするナノ繊維製造装置。
14. 請求項１１〜１３のいずれかに記載のナノ繊維製造装置において、
    前記搬送装置は、
    前記電界紡糸装置と巻き取りローラーとの間の所定位置に設けられ、前記ナノ繊維が堆積された長尺シートを当該長尺シートの幅方向に沿って切断するための切断装置をさらに有することを特徴とするナノ繊維製造装置。

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