WO2018158981A1 - 清掃装置および電界紡糸装置 - Google Patents

Abstract

実施形態に係る清掃装置は、電界紡糸装置のノズルヘッドに設けられたノズルを清掃する清掃装置である。清掃装置は、箱状を呈し、一方の面が開口した収納部と、前記収納部の内部に設けられ、柔軟性を有し、溶液を保持可能な清掃部と、を備えている。

Description

清掃装置および電界紡糸装置

　本発明の実施形態は、清掃装置および電界紡糸装置に関する。

　エレクトロスピニング法（電界紡糸法、電荷誘導紡糸法などとも称される）により、微細なファイバを部材の表面に堆積させる電界紡糸装置がある。電界紡糸装置には、原料液を排出するノズルが設けられている。
　ここで、電界紡糸装置を停止させた際には、ノズルヘッドへの原料液の供給と、ノズルヘッドへの電圧の印加が停止されるので、ノズルからの原料液の排出が停止される。ところが、ノズルヘッドに接続された送液用の配管の内部やノズルヘッドの内部には残圧がある。そのため、電界紡糸装置を停止させたとしても、ノズルから原料液が漏れ出す場合がある。ノズルから原料液が漏れ出すと、ノズルの先端に原料液の液滴が付着したり、原料液が乾燥してノズルの先端に高分子物質が付着したりするおそれがある。乾燥することで粘度が高くなった原料液の液滴や高分子物質がノズルの先端に付着すると、ファイバの形成に悪影響を及ぼしたり、ノズル詰まりが生じたりするおそれがある。

　そのため、必要に応じてノズルの先端を清掃するようにしている。しかしながら、近年においては、生産性を向上させるためにノズルの数が増える傾向にあるので、効率の良いノズルの清掃を行うことが困難となっている。
　そこで、クリーニング性を向上させることができる技術の開発が望まれていた。

特開２００７－３０３０１５号公報

　本発明が解決しようとする課題は、クリーニング性を向上させることができる清掃装置および電界紡糸装置を提供することである。

　実施形態に係る清掃装置は、電界紡糸装置のノズルヘッドに設けられたノズルを清掃する清掃装置である。清掃装置は、箱状を呈し、一方の面が開口した収納部と、前記収納部の内部に設けられ、柔軟性を有し、溶液を保持可能な清掃部と、を備えている。

本実施の形態に係る清掃装置および電界紡糸装置を例示するための模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、清掃装置を例示するための模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、他の実施形態に係る清掃装置を例示するための模式斜視図である。 他の実施形態に係る清掃装置および電界紡糸装置を例示するための模式斜視図である。 清掃装置の模式断面図である。 供給部と排出部を例示するための模式斜視図である。 他の実施形態に係る清掃装置および電界紡糸装置を例示するための模式斜視図である。 図７における清掃装置をＣ方向から見た場合の模式斜視図である。 他の実施形態に係る清掃装置を例示するための模式斜視図である。 清掃装置の模式斜視図である。

　以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
　以下においては一例として、いわゆるニードル型ノズルヘッドを備えた電界紡糸装置を例示する。
　ただし、ノズルヘッドはニードル型ノズルヘッドに限定されるわけではない。

　例えば、ノズルヘッドは、いわゆるブレード型ノズルヘッドなどであってもよい。ブレード型ノズルヘッドとすれば機械的強度を高めることができるので、清掃などの際にノズルが破損するのを抑制することができる。また、ノズルの清掃が容易となる。なお、ブレード型ノズルヘッドの形態には特に限定がなく、例えば、直方体状であったり、円弧状であったりしてもよい。

　図１に示すように、本実施の形態に係る電界紡糸装置１には、ノズルヘッド２、原料液供給部３、電源４、収集部５、および制御部６が設けられている。

　ノズルヘッド２は、ノズル２０、接続部２１、および本体部２２を有する。
　ノズル２０は、１つ以上設けることができる。生産性を向上させるためには、複数のノズル２０を設けることが好ましい。複数のノズル２０を設ける場合には、複数のノズル２０は、所定の間隔を空けて並べて設けることができる。なお、ノズル２０の数や配設形態は例示をしたものに限定されるわけではなく、収集部５の大きさなどに応じて適宜変更することができる。例えば、複数のノズル２０は、一列に並べて設けることもできるし、円周上あるいは同心円上に並べて設けることもできるし、マトリクス状に並べて設けることもできる。

　ノズル２０は、針状を呈している。針状のノズル２０とすればノズル２０の排出口２０ａの近傍において電界集中が生じ易くなるので、ノズル２０と収集部５の間に形成される電界の強度が高くなる。ノズル２０の内部には、原料液を排出するための孔が設けられている。原料液を排出するための孔は、ノズル２０の接続部２１側の端部と、ノズル２０の原料液が排出される側の端部（先端）との間を貫通している。ノズル２０の内部に設けられた孔の、原料液が排出される側の開口が排出口２０ａとなる。ノズル２０が延びる方向と直交する方向における外径寸法（以下、単に、ノズル２０の外径寸法と称する）は、例えば、１ｍｍ程度とすることができる。排出口２０ａの、ノズル２０が延びる方向と直交する方向における断面寸法（以下、単に、排出口２０ａの断面寸法と称する）には特に限定はない。排出口２０ａの断面寸法は、形成したいファイバ１００の、ファイバ１００が延びる方向と直交する方向における断面寸法に応じて適宜変更することができる。排出口２０ａの断面寸法は、例えば、２００μｍ以上とすることができる。ノズル２０は、例えば、ステンレスなどから形成することができる。

　接続部２１は、ノズル２０と本体部２２の間に設けられている。接続部２１は、必ずしも必要ではなく、ノズル２０が本体部２２に直接設けられるようにしてもよい。接続部２１の内部には、原料液を本体部２２からノズル２０に供給するための孔が設けられている。接続部２１の内部に設けられた孔は、ノズル２０の内部に設けられた孔、および、本体部２２の内部に設けられた空間と繋がっている。接続部２１は、例えば、ステンレスなどから形成することができる。

　本体部２２は、板状を呈している。本体部２２の内部には、原料液が収納される空間が設けられている。本体部２２の一方の端部には、接続部２１を介してノズル２０が複数設けられている。本体部２２には、供給口２２ａが設けられている。原料液供給部３から供給された原料液は、供給口２２ａを介して本体部２２の内部に導入される。

　原料液供給部３は、収納部３１、供給部３２、原料液制御部３３、および配管３４を有する。
　収納部３１は、原料液を収納する。収納部３１は、原料液に対する耐性を有する材料から形成されている。収納部３１は、例えば、ステンレスなどから形成することができる。

　原料液は、高分子物質を溶媒に溶解したものである。
　高分子物質には特に限定がなく、形成したいファイバ１００の材質に応じて適宜変更することができる。高分子物質は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ナイロン、アラミドなどとすることができる。

　溶媒は、高分子物質を溶解することができるものであればよい。溶媒は、溶解させる高分子物質に応じて適宜変更することができる。溶媒は、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、ベンゼン、トルエンなどとすることができる。
　なお、高分子物質および溶媒は、例示をしたものに限定されるわけではない。

　原料液は、表面張力により排出口２０ａの近傍に留まる様にされる。原料液の粘度は、排出口２０ａの寸法などに応じて適宜変更することができる。原料液の粘度は、実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。また、原料液の粘度は、溶媒と高分子物質の混合割合により制御することができる。

　供給部３２は、収納部３１に収納されている原料液を本体部２２に供給する。供給部３２は、例えば、原料液に対する耐性を有するポンプなどとすることができる。また、供給部３２は、例えば、収納部３１にガスを供給し、収納部３１に収納されている原料液を圧送するものとすることもできる。

　原料液制御部３３は、本体部２２に供給される原料液の流量、圧力などを制御して、新しい原料液が本体部２２の内部に供給された際に、本体部２２の内部にある原料液が排出口２０ａから押し出されないようにする。原料液制御部３３は、例えば、流量制御弁や圧力制御弁などとすることができる。なお、原料液制御部３３に対する制御量は、排出口２０ａの寸法や原料液の粘度などにより適宜変更することができる。原料液制御部３３に対する制御量は、実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。また、原料液制御部３３は、原料液の供給の開始と、供給の停止を切り替えることができる。

　配管３４は、収納部３１と供給部３２との間、供給部３２と原料液制御部３３との間、原料液制御部３３と本体部２２との間に設けられている。配管３４は、原料液の流路となる。配管３４は、原料液に対する耐性を有する材料から形成されている。

　電源４は、本体部２２および接続部２１を介してノズル２０に電圧を印加する。なお、複数のノズル２０と電気的に接続された図示しない端子を設けるようにしてもよい。この場合、電源４は、図示しない端子を介してノズル２０に電圧を印加する。すなわち、電源４から複数のノズル２０に電圧が印加できるようになっていればよい。

　ノズル２０に印加する電圧の極性は、プラスとすることもできるし、マイナスとすることもできる。なお、図１に例示をした電源４は、ノズル２０にプラスの電圧を印加する。
　ノズル２０に印加する電圧は、原料液に含まれる高分子物質の種類、ノズル２０と収集部５との間の距離などに応じて適宜変更することができる。例えば、電源４は、ノズル２０と収集部５との間の電位差が１０ｋＶ以上となるように、ノズル２０に電圧を印加する。電源４は、例えば、直流高圧電源とすることができる。電源４は、例えば、１０ｋＶ以上１００ｋＶ以下の直流電圧を出力する。

　収集部５は、ノズル２０の原料液が排出される側に設けられている。収集部５は、例えば、接地することができる。収集部５には、ノズル２０に印加する電圧と逆極性の電圧を印加するようにしてもよい。収集部５は、導電性材料から形成することができる。収集部５の材料は、導電性と原料液に対する耐性を有するものとすることが好ましい。収集部５の材料は、例えば、ステンレスなどとすることができる。

　収集部５は、例えば、板状やシート状を呈するものとすることができる。シート状を呈する収集部５の場合には、ロール等に巻きつけられた収集部５にファイバ１００を堆積させることができる。

　また、収集部５は、移動するものであってもよい。例えば、一対の回転ドラムと、回転ドラムを回転させる駆動部を設け、ベルトコンベアのように一対の回転ドラムの間を収集部５が移動するようにしてもよい。この様にすれば、ファイバ１００を堆積させる領域を移動させることができるので、連続的な堆積作業が可能となる。そのため、ファイバ１００を含む堆積体１１０の生産効率を向上させることができる。

　また、収集部５は、製品の基部であってもよい。
　一般的には、収集部５の上に形成された堆積体１１０は、収集部５から取り外される。この場合、堆積体１１０は、例えば、不織布やフィルタなどに用いられる。しかしながら、製品の基部の表面に堆積体１１０を直接形成する場合がある。この様な場合には、導電性を有する基部を接地したり、導電性を有する基部にノズル２０に印加する電圧と逆極性の電圧を印加したりすればよい。

　制御部６は、供給部３２、原料液制御部３３、および電源４の動作を制御する。制御部６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどを備えたコンピュータとすることができる。

　次に、電界紡糸装置１の作用について説明する。
　原料液は、表面張力によりノズル２０の排出口２０ａの近傍に留まっている。
　電源４は、ノズル２０に電圧を印加する。すると、排出口２０ａの近傍にある原料液が所定の極性に帯電する。図１に例示をしたものの場合には、排出口２０ａの近傍にある原料液がプラスに帯電する。

　収集部５は、接地されているので、ノズル２０と収集部５の間に電界が形成される。そして、電気力線に沿って作用する静電力が表面張力より大きくなると、排出口２０ａの近傍にある原料液が静電力により収集部５に向けて引き出される。引き出された原料液は、引き伸ばされ、原料液に含まれる溶媒が揮発することでファイバ１００が形成される。形成されたファイバ１００が収集部５の上に堆積することで、堆積体１１０が形成される。

　ここで、生産中に電界紡糸装置１を異常停止させたり、生産の終了により電界紡糸装置１を停止させたりする場合には、制御部６は、ノズルヘッド２への原料液の供給と、ノズルヘッド２への電圧の印加を停止する。そのため、ノズル２０の排出口２０ａの近傍にある原料液が引き出されるのが停止される。ところが、原料液制御部３３と本体部２２との間の配管３４の内部にある原料液や、本体部２２の内部にある原料液には供給圧力が印加されたままの状態となっている。すなわち、本体部２２に接続された配管３４の内部や本体部２２の内部には残圧がある。そのため、原料液制御部３３により原料液の供給を停止させたとしても、ノズル２０の排出口２０ａの近傍にある原料液がノズル２０から漏れ出す場合がある。ノズル２０から原料液が漏れ出すと、ノズル２０の先端に原料液の液滴が付着したり、原料液が乾燥してノズル２０の先端に高分子物質が付着したりするおそれがある。乾燥することで粘度が高くなった原料液の液滴や高分子物質がノズル２０の先端に付着すると、排出口２０ａからの原料液の排出が阻害され、適切なファイバ１００が形成されなくなるおそれがある。また、粘度が高くなった原料液の液滴や高分子物質により排出口２０ａが塞がれて、ノズル２０詰まりが生じるおそれもある。

　そのため、必要に応じて、あるいは定期的に、ノズル２０の先端を清掃している。一般的には、ノズル２０の先端に付着した原料液が固化する前に布などで拭き取るようにしている。
　ところが、原料液に含まれる溶媒は揮発性の高い液体であるため、原料液が固化する前に拭き取るようにする場合には清掃を頻繁に行う必要がある。そのため、清掃のために電界紡糸装置１を停止させる時間が長くなり生産性が低下する要因となる。

　また、針状を呈するノズル２０の場合にはノズル２０の強度が低いため、付着した原料液を一度に拭き取るようにすると、ノズル２０が曲がったり、ノズル２０が破損したりするおそれがある。そのため、複数のノズル２０を一本ずつ清掃する必要がある。近年においては、生産性を向上させるためにノズル２０の数が増える傾向にあるので、清掃に要する時間がさらに長くなる。
　そこで、ノズル２０の清掃が必要となった場合には、本実施の形態に係る清掃装置２００を用いてノズル２０の清掃を行う。

　図２（ａ）、（ｂ）に示すように、清掃装置２００には、収納部２０１と清掃部２０２が設けられている。

　収納部２０１は、箱状を呈し、一方の面が開口している。清掃部２０２は、収納部２０１の内部に設けられている。そのため、清掃部２０２は、収納部２０１の一方の面側に露出している。清掃部２０２の露出面（収納部２０１の底側とは反対側の面）は、収納部２０１の開口の位置に設けることもできるし、収納部２０１の開口の位置よりは僅かに外側の位置に設けることもできるし、収納部２０１の開口の位置よりは僅かに内側の位置に設けることもできる。

　また、収納部２０１の内部には溶液が供給される。供給された溶液は、清掃部２０２に保持される。溶液は、原料液に含まれる高分子物質を溶解することができるものであれば特に限定はない。溶液は、例えば、前述した原料液に含まれる溶媒と同じ液体とすることができる。

　収納部２０１は、清掃部２０２を保持する機能、清掃部２０２を保護する機能、溶液を保持する機能、および、溶液の蒸発を抑制する機能を有する。
　例えば、収納部２０１の内部に清掃部２０２を設けることで、収納部２０１が清掃部２０２を保持し、収納部２０１が清掃部２０２を外力などから保護する。また、収納部２０１は箱状を呈しているので、収納部２０１の内部に供給された溶液を保持することができる。また、収納部２０１の開口は一方の面だけであるので、清掃部２０２に保持された溶液が蒸発するのを抑制することができる。

　収納部２０１の材料は、溶液に対する耐性を有し、ある程度の剛性を有するものであれば特に限定はない。収納部２０１は、例えば、ステンレスなどの金属や、ナイロンやポリイミドなどの樹脂などを用いて形成することができる。

　清掃部２０２は、柔軟性を有し、且つ、溶液を保持する。清掃部２０２は、例えば、高分子多孔質体を用いて形成することができる。高分子多孔質体としては、例えば、樹脂発泡体（プラスチックフォーム）などの高分子発泡体を例示することができる。この場合、溶液を保持することを考慮すると、清掃部２０２は、連続気泡構造体とすることが好ましい。清掃部２０２は、例えば、メラミンフォーム（発泡メラミン）やウレタンフォーム（発泡ポリウレタン）などを用いたスポンジから形成することができる。なお、溶液は、清掃部２０２の内部にある孔や隙間の内部に保持される。

　清掃部２０２の保持には、接着剤などの接合材を用いることもできるし、清掃部２０２が有する弾性力を利用することもできる。
　後述する様に清掃部２０２にはノズル２０が挿入されるので、少しずつではあるが清掃部２０２は損傷する。また、清掃部２０２の内部には、ノズル２０の先端に付着していた原料液や高分子物質が残ることになる。そのため、清掃部２０２は、消耗品とすることができる。この場合、清掃部２０２が有する弾性力を利用して収納部２０１の内部に清掃部２０２を保持させれば、交換を容易とすることができる。

　また、清掃部２０２は、ノズル２０が挿入される切り込み２０２ａを有していてもよい。切り込み２０２ａの代わりに、ノズル２０よりも細い孔を設けることもできる。切り込み２０２ａや孔を設ければ、清掃部２０２の損傷を抑制することができるので、清掃部２０２の交換頻度を低減させることができる。また、切り込み２０２ａやノズル２０よりも細い孔で有れば、清掃部２０２をノズル２０に密着させることができるので、ノズル２０の先端に付着していた原料液や高分子物質を拭き取ったり溶解させたりすることができる。ノズル２０を孔に挿入する際の位置合わせ精度を考慮すると、切り込み２０２ａを設けることが好ましい。また、切り込み２０２ａとすれば、ブレード型ノズルヘッドの清掃を容易とすることができる。なお、ブレード型ノズルヘッドの清掃を行う場合には、切り込み２０２ａに代えて溝を設けることができる。この場合、溝の幅は、ブレード型ノズルヘッドの厚みより短くすればよい。なお、ブレード型ノズルヘッドには既知の技術を適用することができるので、ブレード型ノズルヘッドの詳細な説明は省略する。

　ノズル２０の清掃を行う際には、まず、ノズル２０の先端が清掃部２０２の開口側から清掃部２０２の内部に挿入される。この際、清掃部２０２の露出面と、ノズル２０が延びる方向との間の角度がほぼ９０°となるようにすることが好ましい。この場合、清掃装置２００をノズル２０の先端に向けて移動させることもできるし、ノズル２０を清掃装置２００に向けて移動させることもできる。ノズル２０の先端が清掃部２０２の内部に挿入されることで、清掃部２０２がノズル２０の先端に付着している原料液の液滴や高分子物質と密着し、且つ、清掃部２０２に保持されている溶液が原料液の液滴や高分子物質と接触する。原料液の液滴や高分子物質は、溶液により溶解される。

　次に、ノズル２０の先端が清掃部２０２の内部から引き抜かれる。すると、清掃部２０２が原料液の液滴や高分子物質を拭き取る。この際、溶液により、原料液の液滴や高分子物質が溶解されているので、原料液の液滴や高分子物質の除去が容易となる。
　本実施の形態に係る清掃装置２００とすれば、クリーニング性を向上させることができる。

　また、高分子物質の溶解には所定の時間を要する場合がある。この様な場合には、所定の時間の経過後にノズル２０の先端を清掃部２０２の内部から引き抜くようにすればよい。
　原料液の液滴や高分子物質の除去が不充分な場合には、ノズル２０の先端の挿入と引き抜きを繰り返し行うことができる。なお、清掃装置２００の相対移動速度（ノズル２０の先端の挿入と引き抜きの速度）は、例えば、１０ｃｍ／秒程度とすることができる。

　ノズル２０の清掃の完了は、例えば、作業者が目視確認することもできるし、画像処理装置などを用いて確認することもできる。
　ノズル２０の清掃の完了後は、電界紡糸装置１が再運転される。
　生産の中断や終了などにより電界紡糸装置１が再運転されるまでの時間が長くなる場合には、清掃後のノズル２０の先端を清掃部２０２の内部に挿入することもできる。この場合、ノズル２０と清掃部２０２との間の密着力により清掃装置２００を保持することもできるし、磁石やネジなどにより電界紡糸装置１の要素に清掃装置２００を保持させることもできる。清掃部２０２の内部には溶液が保持されており、溶液は原料液に含まれている高分子物質を溶解するので、ノズル２０の内部にある原料液が固化するのを抑制することができる。そのため、電界紡糸装置１が再運転された際にノズル２０詰まりが生じるのを抑制することができる。

　次に、他の実施形態に係る清掃装置２００ａについて例示する。
　図３（ａ）、（ｂ）に示すように、清掃装置２００ａには収納部２０１と清掃部２０３が設けられている。
　収納部２０１は、清掃部２０３を保持する機能、清掃部２０３を保護する機能、溶液を保持する機能、および、溶液の蒸発を抑制する機能を有する。収納部２０１は、前述したものと同様とすることができる。

　清掃部２０３は、収納部２０１の内部に設けられている。清掃部２０３は、複数の繊維２０３ａと、基部２０３ｂとを有する。
　複数の繊維２０３ａの一方の端部は、基部２０３ｂに保持されている。複数の繊維２０３ａの他方の端部は、収納部２０１の開口の位置に設けることもできるし、収納部２０１の開口の位置よりは僅かに外側の位置に設けることもできるし、収納部２０１の開口の位置よりは僅かに内側の位置に設けることもできる。そのため、収納部２０１の内部の深さ寸法は、後述する繊維２０３ａの長さに応じて適宜決定することができる。

　複数の繊維２０３ａ同士の間の距離（隙間）は、ノズル２０の外径寸法よりは短くすることが好ましい。この様にすれば、複数の繊維２０３ａをノズル２０に確実に接触させることができる。

　また、収納部２０１の内部には溶液が供給される。溶液は、前述したものと同様とすることができる。供給された溶液は、複数の繊維２０３ａ同士の間に保持される。溶液の保持力は、複数の繊維２０３ａ同士の間の距離、溶液の表面張力、溶液の粘度などの影響を受け得る。そのため、複数の繊維２０３ａ同士の間の距離は、ノズル２０の外径寸法、溶液の表面張力、溶液の粘度などを考慮してシミュレーションや実験などを行うことで適宜決定することができる。

　繊維２０３ａの、繊維２０３ａが延びる方向と直交する方向における外径寸法（以下、単に、繊維２０３ａの外径寸法と称する）が長すぎたり、繊維２０３ａの長さが短すぎたりすると、繊維２０３ａの柔軟性が低くなりすぎてノズル２０が破損するおそれがある。一方、繊維２０３ａの外径寸法が短すぎたり、繊維２０３ａの長さが長すぎたりすると、繊維２０３ａの柔軟性が高くなりすぎてクリーニング効果が低下するおそれがある。
　本発明者の得た知見によれば、繊維２０３ａの外径寸法は０．０７５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下とすることが好ましい。繊維２０３ａの長さは、２０ｍｍ以上とすることが好ましい。

　清掃部２０３の材料は、溶液に対する耐性を有し、ノズル２０に傷などの損傷を与えないものであれば特に限定はない。清掃部２０３の材料は、例えば、ナイロンやポリイミドなどの樹脂とすることができる。

　基部２０３ｂは、板状を呈し、収納部２０１の内部に保持されている。基部２０３ｂは、収納部２０１の底面に設けることができる。基部２０３ｂの保持には、接着剤などの接合材を用いることもできるし、ネジなどの締結部材を用いることもできる。基部２０３ｂの材料は、溶液に対する耐性を有するものであれば特に限定はない。基部２０３ｂの材料は、例えば、ナイロンやポリイミドなどの樹脂や、ステンレスなどの金属とすることができる。

　清掃装置２００ａによるノズル２０の清掃は、前述した清掃装置２００によるノズル２０の清掃と同様とすることができる。この場合、繊維２０３ａがノズル２０の先端に付着している原料液の液滴や高分子物質と接触し、繊維２０３ａにより原料液の液滴や高分子物質が掻き落とされる。この際、原料液の液滴や高分子物質は、溶液により溶解されているので、原料液の液滴や高分子物質の除去が容易となる。

　原料液の液滴や高分子物質の除去が不充分な場合には、清掃装置２００ａとノズル２０との相対的な位置を繰り返し往復移動させればよい。例えば、複数のノズル２０が並ぶ方向に清掃装置２００ａを繰り返し往復移動させるようにすればよい。清掃装置２００ａの相対移動速度は、例えば、１０ｃｍ／秒程度とすることができる。

　ノズル２０の清掃の完了後、電界紡糸装置１が再運転されるまでの時間が長くなる場合には、清掃後のノズル２０の先端を清掃部２０２の内部に挿入することができる。この場合、磁石やネジなどにより電界紡糸装置１の要素に清掃装置２００ａを保持させることができる。この様にすれば、前述した清掃装置２００と同様に、電界紡糸装置１が再運転された際にノズル２０詰まりが生じるのを抑制することができる。

　本実施の形態に係る清掃装置２００ａとすれば、ブレード型ノズルヘッドの清掃にも用いることができる。また、清掃装置２００ａの寿命を長くすることができる。

　次に、他の実施形態に係る清掃装置２００ｂおよび電界紡糸装置１ａについて例示する。
　図４に示すように、電界紡糸装置１ａには、ノズルヘッド２ａ、ブラケット２３、および本体部２４が設けられている。また、図示は省略したが、原料液供給部３、電源４、収集部５、および制御部６が設けられている。

　図４および図５に示すように、ノズルヘッド２ａは、ノズル２０ｂおよび本体部２２ｂを有する。
　ノズル２０ｂは、複数設けられている。複数のノズル２０ｂは、複数のノズル群に分けて設けられている。この場合、１つのノズル群には少なくとも１つのノズル２０ｂが設けられている。なお、以下においては、一例として、１つのノズル群に複数のノズル２０ｂが設けられる場合を説明する。

　１つのノズル群において、複数のノズル２０ｂは、所定の方向に並べて設けられている。第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０ｂは、互いに平行となっている。第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０ｂは、互いに平行となっている。
　本体部２２ｂが延びる方向から見て、第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０ｂが延びる方向は、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０ｂが延びる方向と交差している。

　また、本体部２２ｂが延びる方向から見て、第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０ｂは、先端側（排出口側）になるに従い第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０ｂから離れる方向に延びている。

　この様にすれば、本体部２２ｂが延びる方向から見て、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０ｂと、第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０ｂとを平行とした場合よりも、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０ｂの排出口側の端面と、第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０ｂの排出口側の端面との間の距離を長くすることができる。そのため、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０ｂの排出口側の端面と、第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０ｂの排出口側の端面との間で電界干渉が生じるのを抑制することができる。その結果、ファイバ１００の形成を安定させることができる。

　また、複数のノズル２０ｂは円錐状を呈し、本体部２２ｂに直接設けられている。円錐状のノズル２０ｂとすれば、ノズル２０ｂの機械的強度を高めることができる。そのため、清掃などの際にノズル２０ｂが破損するのを抑制することができる。また、ノズル２０ｂの清掃が容易となる。また、円錐状のノズル２０ｂの先端を尖らせることができるので、針状のノズル２０と同様にノズル２０ｂと収集部５の間に形成される電界の強度を高くすることができる。
　本体部２２ｂは棒状を呈している。本体部２２ｂの内部には、原料液が収納される空間が設けられている。本体部２２ｂの構成や材料などは、前述した本体部２２と同様とすることができる。
　ノズルヘッド２ａは、ブラケット２３を介して本体部２４に取り付けられている。

　図４、図５、および図６に示すように、清掃装置２００ｂには、収納部２０１ａ、清掃部２０３ｃ、回転軸２０４、動力伝達部２０５、供給部２０８、回収部２０９、および可動部２１０が設けられている。
　収納部２０１ａは、箱状を呈し、上面が開口している。収納部２０１ａの側面には、ノズルヘッド２ａが挿入される孔２０１ａ１設けられている。収納部２０１ａは、清掃部２０３ｃを保護する機能、溶液の飛散を抑制する機能、および、溶液の蒸発を抑制する機能を有する。収納部２０１ａの材料は、収納部２０１の材料と同様とすることができる。

　清掃部２０３ｃは、収納部２０１ａの内部に設けられている。清掃部２０３ｃは、複数の繊維２０３ａと、基部２０３ｄとを有する。
　複数の繊維２０３ａの一方の端部は、基部２０３ｄに保持されている。繊維２０３ａの外径寸法、長さ、材料などは前述したものと同様とすることができる。
　基部２０３ｄは、鼓状を呈している。基部２０３ｄの材料は、前述した基部２０３ｂの材料と同様とすることができる。基部２０３ｄは、回転軸２０４および動力伝達部２０５を介して図示しないモータと接続されている。図４および図５に例示をした動力伝達部２０５は、ベルトとプーリである。
　本実施の形態においては、回転軸２０４、動力伝達部２０５、図示しないモータなどが、清掃部２０３ｃを回転させる回転部となる。

　また、図４に示すように、収納部２０１ａは、ブラケット２０６を介して支持部２０７に設けられている。支持部２０７には可動部２１０が接続され、清掃装置２００ｂを複数のノズル２０ｂが並ぶ方向に移動できる様になっている。なお、可動部２１０を本体部２４に接続し、ノズルヘッド２ａを移動させてもよい。すなわち、可動部２１０は、ノズル２０ｂと、清掃部２０３ｃとの相対的な位置を変化させる。可動部２１０は、例えば、サーボモータとボールネジを備えたものとすることができる。

　図５に示すように、供給部２０８および回収部２０９は、収納部２０１ａの、孔２０１ａ１が設けられる側と対向する側の側面に設けられている。
　供給部２０８は、収納部２０１ａの上面側に設けることができる。供給部２０８には図示しない溶液供給装置が接続されている。溶液供給装置は、例えば、溶液を収納するタンク、溶液を送液するポンプ、溶液の吐出量を調整する調整弁、溶液の吐出の開始と吐出の停止を切り替える切替弁などを備えたものとすることができる。供給部２０８には複数の吐出口２０８ａが設けられている。供給部２０８の内部に供給された溶液は、複数の吐出口２０８ａから清掃部２０３ｃ（複数の繊維２０３ａ）に向けて吐出される。

　回収部２０９は、収納部２０１ａの底面側に設けることができる。回収部２０９は、使用済みの溶液を回収する。回収部２０９には図示しない溶液回収装置が接続されている。溶液回収装置は、例えば、溶液と空気を吸引するブロア、吸引の開始と吸引の停止とを切り替える切替弁、溶液と空気を分離するセパレータ、分離された溶液を収納するタンクなどを備えたものとすることができる。回収部２０９にはスリット２０９ａが設けられている。使用済みの溶液は、スリット２０９ａから空気とともに吸引され、収納部２０１ａの外部に排出される。

　この場合、前述した制御部６は、可動部２１０による清掃装置２００ｂまたはノズルヘッド２ａの移動、図示しないモータによる基部２０３ｄの回転、図示しないポンプによる供給部２０８からの溶液の吐出、図示しないブロアによる回収部２０９を介した使用済みの溶液の回収などを制御することができる。

　次に、清掃装置２００ｂの作用について説明する。
　まず、図示しないモータにより、回転軸２０４および動力伝達部２０５を介して複数の繊維２０３ａが設けられた基部２０３ｄを回転させる。回転数は、例えば、４０ｒｐｍ～５０ｒｐｍ程度とすることができる。
　次に、複数の吐出口２０８ａから清掃部２０３ｃ（複数の繊維２０３ａ）に向けて溶液を吐出させる。また、スリット２０９ａから空気とともに使用済みの溶液を吸引する。

　次に、可動部２１０により清掃装置２００ｂを複数のノズル２０ｂが並ぶ方向に移動させて、複数のノズル２０ｂを複数の繊維２０３ａの中に挿入する。清掃装置２００ｂの相対移動速度は、例えば、１０ｃｍ／秒程度とすることができる。
　すると、回転する複数の繊維２０３ａにより、ノズル２０の先端に付着している原料液の液滴や高分子物質が掻き取られる。原料液の液滴や高分子物質は、溶液により溶解される。そのため、原料液の液滴や高分子物質の除去が容易となる。

　また、基部２０３ｄの回転方向を変化させることができる。基部２０３ｄの回転方向を変化させれば、ノズル２０の全側面に繊維２０３ａを接触させるのが容易となるので、クリーニング性をより向上させることができる。
　使用済みの溶液は、除去された原料液の液滴や高分子物質、および空気とともに、回収部２０９のスリット２０９ａを介して収納部２０１ａの外部に排出される。

　次に、可動部２１０により清掃装置２００ｂを逆方向に移動させて、複数のノズル２０ｂを複数の繊維２０３ａから離隔させる。清掃装置２００ｂの相対移動速度は、例えば、１０ｃｍ／秒程度とすることができる。
　ノズル２０ｂの清掃の完了は、例えば、作業者が目視確認することもできるし、画像処理装置などを用いて確認することもできる。
　ノズル２０ｂの清掃の完了後は、電界紡糸装置１ａが再運転される。

　以上においては、回転軸２０４が延びる方向と、複数のノズル２０ｂが並ぶ方向とが交差しているが、回転軸２０４が延びる方向と、複数のノズル２０ｂが並ぶ方向とが平行となっていてもよい。
　また、複数の繊維２０３ａが設けられる場合を例示したが、高分子多孔質体を用いた清掃部２０２を設けてもよい。この場合、複数のノズル２０ｂに対応する位置に、切り込み２０２ａや溝などを設けることができる。切り込み２０２ａや溝などの開口部分にはテーパ（入り勝手）を設けることができる。

　次に、他の実施形態に係る清掃装置２００ｃおよび電界紡糸装置１ａについて例示する。
　図７および図８に示すように、清掃装置２００ｃには、収納部２０１ｂ、清掃部２０３ｅ、ブラケット２０６ａ、支持部２０７、および可動部２１０が設けられている。

　収納部２０１ｂは、ブロック状を呈している。収納部２０１ｂの一方の側面には清掃部２０３ｅが設けられている。収納部２０１ｂの材料は、溶液に対する耐性を有し、ある程度の剛性を有するものであれば特に限定はない。収納部２０１ｂは、例えば、ステンレスなどの金属や、ナイロンやポリイミドなどの樹脂などを用いて形成することができる。

　清掃部２０３ｅは、高分子多孔質体を用いたものであってもよいし、複数の繊維を用いたものであってもよい。
　溶液は、作業者または図示しない供給装置により清掃部２０３ｅに供給される。

　収納部２０１ｂは、ブラケット２０６ａを介して支持部２０７に設けられている。支持部２０７には可動部２１０が接続され、清掃装置２００ｃを複数のノズル２０ｂが並ぶ方向に移動できる様になっている。なお、可動部２１０を本体部２４に接続し、ノズルヘッド２ａを移動させてもよい。

　収納部２０１ｂは、蝶ねじなどの締結部材を用いてブラケット２０６ａに取り付けられている。そのため、清掃装置２００ｃの着脱が容易となる。

　次に、清掃装置２００ｃの作用について説明する。
　まず、作業者または図示しない供給装置により清掃部２０３ｅに溶液を供給する。
　次に、可動部２１０により清掃装置２００ｃを複数のノズル２０ｂが並ぶ方向に移動させて、複数のノズル２０ｂを複数の繊維または高分子多孔質体の中に挿入する。清掃装置２００ｃの相対移動速度は、例えば、１０ｃｍ／秒程度とすることができる。
　すると、複数の繊維または高分子多孔質体により、ノズル２０ｂの先端に付着している原料液の液滴や高分子物質が掻き取られる。原料液の液滴や高分子物質は、溶液により溶解される。そのため、原料液の液滴や高分子物質の除去が容易となる。また、清掃装置２００ｃを繰り返し往復移動させることができる。

　次に、可動部２１０により清掃装置２００ｃを逆方向に移動させて、複数のノズル２０ｂを複数の繊維または高分子多孔質体から離隔させる。清掃装置２００ｃの相対移動速度は、例えば、１０ｃｍ／秒程度とすることができる。
　ノズル２０ｂの清掃の完了は、例えば、作業者が目視確認することもできるし、画像処理装置などを用いて確認することもできる。
　ノズル２０ｂの清掃の完了後は、電界紡糸装置１ａが再運転される。

　次に、他の実施形態に係る清掃装置２００ｄについて例示する。
　清掃装置２００ｄは、図９および図１０に例示をしている。
　なお、図９においては、複数のノズルヘッド２ａなどを省いて描いている。

　また、図９において、図示しない複数のノズルヘッド２ａは、本体部２４ａの取付部２４ａ１に設けられている。取付部２４ａ１は板状を呈している。取付部２４ａ１の一方の面２４ａ１ａには、複数のノズルヘッド２ａが並べて設けられている。取付部２４ａ１の、面２４ａ１ａに対向する面２４ａ１ｂにも複数のノズルヘッド２ａが並べて設けられている。

　図９および図１０に示すように、清掃装置２００ｄには、収納部２０１ｂ、清掃部２０３ｅ、ブラケット２０６ｂ、本体部２０７ａ、脚部２０７ｂ、および取手２０７ｃが設けられている。
　１つのノズルヘッド２ａに対して、１組の収納部２０１ｂと清掃部２０３ｅが設けられている。複数の収納部２０１ｂは、複数のノズルヘッド２ａに対応した位置に設けられている。

　複数の収納部２０１ｂは、ブラケット２０６ｂを介して支持部２０７ａに設けられている。支持部２０７ａは板状を呈し、一方の端部に脚部２０７ｂが設けられている。支持部２０７ａの、複数の収納部２０１ｂが設けられる側とは反対側には、取手２０７ｃが設けられている。
　溶液は、作業者または図示しない供給装置により清掃部２０３ｅに供給される。

　次に、清掃装置２００ｄの作用について説明する。
　まず、作業者または図示しない供給装置により清掃部２０３ｃに溶液を供給する。
　次に、作業者が取手２０７ｃを掴んで清掃装置２００ｄを持ち、清掃装置２００ｄを複数のノズル２０ｂが並ぶ方向に移動させて、複数のノズル２０ｂを複数の繊維または高分子多孔質体の中に挿入する。清掃装置２００ｄの移動速度は、例えば、１０ｃｍ／秒程度とすることができる。

　すると、複数の繊維または高分子多孔質体により、ノズル２０ｂの先端に付着している原料液の液滴や高分子物質が掻き取られる。原料液の液滴や高分子物質は、溶液により溶解される。そのため、原料液の液滴や高分子物質の除去が容易となる。また、清掃装置２００ｄを繰り返し往復移動させることができる。

　次に、作業者は、清掃装置２００ｄを逆方向に移動させて、複数のノズル２０ｂを複数の繊維または高分子多孔質体から離隔させる。清掃装置２００ｄの移動速度は、例えば、１０ｃｍ／秒程度とすることができる。
　ノズル２０ｂの清掃の完了は、例えば、作業者が目視確認することもできるし、画像処理装置などを用いて確認することもできる。
　ノズル２０ｂの清掃の完了後は、電界紡糸装置１ａが再運転される。

　以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

Claims (8)

1. 　電界紡糸装置のノズルヘッドに設けられたノズルを清掃する清掃装置であって、
   　箱状を呈し、一方の面が開口した収納部と、
   　前記収納部の内部に設けられ、柔軟性を有し、溶液を保持可能な清掃部と、
   　を備えた清掃装置。
2. 　前記清掃部は、高分子多孔質体を含む請求項１記載の清掃装置。
3. 　前記清掃部は、基部と、一方の端部が前記基部に保持された複数の繊維と、を有する請求項１記載の清掃装置。
4. 　前記清掃部を回転させる回転部をさらに備えた請求項１～３のいずれか１つに記載の清掃装置。
5. 　前記ノズルと、前記清掃部との相対的な位置を変化させる可動部をさらに備えた請求項１～４のいずれか１つに記載の清掃装置。
6. 　前記収納部に設けられ、前記清掃部に前記溶液を供給する供給部をさらに備えた請求項１～５のいずれか１つに記載の清掃装置。
7. 　前記収納部に設けられ、使用済みの前記溶液を回収する回収部をさらに備えた請求項１～６のいずれか１つに記載の清掃装置。
8. 　請求項１～７のいずれか１つに記載の清掃装置と、
   　ノズルを有するノズルヘッドと、
   　前記ノズルヘッドに原料液を供給する原料液供給部と、
   　前記ノズルヘッドに所定の極性の電圧を印加する電源と、
   　を備えた電界紡糸装置。

Images