纳米纤维制造装置的制作方法

专利名称：纳米纤维制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用静电爆炸制造纳米纤维、收集该纳米纤维的纳米纤维 制造装置，尤其涉及使用需要防爆措施的原料液来制造纳米纤维的纳米纤 维制造装置。
背景技术：
作为制造由高分子物质构成、直径在亚微米尺度(submicron scale)的 丝状物质(以下记为"纳米纤维")的方法，我们知道有静电纺丝 (electrospinning )法。
所谓的该静电纺丝法为通过从施加了高电压的针状喷嘴向制造空间中 流出(喷射)使高分子物质分散到溶剂中的高分子溶液获得纳米纤维的方 法。更具体为，利用高电压使带电了的高分子溶液的电荷密度随溶剂蒸发 而升高。于是，当高分子溶液中产生的推斥方向的库仑力克服了高分子溶 液的表面张力时，产生高分子溶液被爆炸性地直线状延伸的现象(静电爆 炸)。该静电爆炸在制造空间中接连不断地发生，通过这样制造直径为亚微 米的高分子构成的纳米纤维。
并且，通过使由上述方法制造的纳米纤维堆积在基板上，能够获得具 有立体网孔的三维结构的薄膜，通过继续往厚里形成，能够制造具有亚微 米的网孔的高多孔性纤维网(无纺布)。
这样采用静电纺丝法来制造的纤维网由于纳米级的孔构成的高多孔 性、表面积大，因此用于过滤器或电池的隔板、燃料电池的高分子电解质 膜、电极等，期待获得高的效果。
以往，作为大量地制造纳米纤维、制造由纳米纤维构成的实用的纤维 网的方法，提出过并列配置多个喷嘴、堆积大量的纳米纤维来制造纤维网 的装置(参照例如专利文献l)。
专利文献1:日本特开2002-201559号公报但是，当像上述那样制造纳米纤维时，制造空间内滞留有预定浓度的 构成原料液的挥发性溶剂。另一方面，喷射原料液的喷嘴上施加有高电压， 难以完全地避免放电的可能性。因此，在上述溶剂由易燃性物质构成的情 况下，经常存在爆炸的危险性。
另一方面，虽然可以采用非易燃性的溶剂，但考虑到环境污染等问题, 能够作为溶剂而采用的物质的选择余地窄，成本也受到影响。

发明内容
本发明就是鉴于上述问题，其目的就是要提供一种在制造纳米纤维时 能够避免爆炸的危险性、并且能够扩大溶剂选择的种类的纳米纤维制造装 置等。
而且，本发明的另一个目的是要提供一种能够抑制上述纳米纤维制造 装置维护保养时的成本增加的纳米纤维制造装置。
为了达到上述目的，本发明的纳米纤维制造装置为具有往利用作为纳 米纤维的原料的原料液静电爆炸来制造纳米纤维的制造空间中喷射原料液
的喷射机构、和使上述原料液带电的带电机构的纳米纤维制造装置；其特 征在于，具有供给使喷射上述原料液的制造空间成为低氧环境的安全气 体的气体供给源；以及较之外部空间的环境将制造空间维持在低氧环境用 的隔壁。
由此，由于制造空间被维持在低氧环境下，因此即使该制造空间中存 在易燃性溶剂，也能够尽可能地避免爆炸的危险性。
上述气体供给源最好向制造空间供给氮气浓度比上述外部空间高的气体。
通过导入氮气浓度高的气体，能够使制造空间中的氧气浓度相对降低。 并且，由于氮气为惰性气体，容易获得，因此能够容易地在制造空间中形 成低氧环境。另外，氮气浓度高的气体只要是氮气浓度比大气高就可以， 氮气浓度接近100%的气体也可以。
或者，上述气体供给源也可以向制造空间供给过热水蒸气。 当导入过热水蒸气作为供给到隔壁的内部空间的气体时，过热水蒸气 利用辐射热传递、对流热传递和凝聚热传递，能够容易地使喷射的原料液升温。因此，即使使用难挥发性的溶剂作为原料液的溶剂也能够容易地产 生静电爆炸。因此，能够使用虽没有可燃性但难挥发的溶剂等，能够扩大 溶剂的选择范围，能够在选择溶剂的阶段考虑到防爆。而且，由于过热水 蒸气为低氧浓度，因此能够使制造空间为低氧状态，从而能够防爆。
这里所谓的爆炸是指原料液的溶剂挥发、滞留在制造空间内，由于某 种原因(例如放电等)点燃溶剂所产生的爆炸。并且，防爆是指变成该爆 炸不发生的状态。该爆炸与为了制造纳米纤维而需要的静电爆炸是不同的。
而且，优选具有改变从上述气体供给源向制造空间的气体的供给量 的气体供给量改变机构；测量上述制造空间的气体的组成的气体组成测量 机构；以及根据来自上述气体组成测量机构的信号来控制上述气体供给量 改变机构、以维持上述制造空间的低氧环境的控制单元。
或者，还可以具有改变从上述气体供给源向制造空间的气体的供给 量的气体供给量改变机构；测量上述制造空间的压力的压力测量机构；以 及根据来自上述压力测量机构的信号来控制上述气体供给量改变机构，以 维持上述制造空间的压力为正压的控制单元。
或者，还可以具有改变从上述气体供给源供给的气体的温度的气体 温度改变机构；测量上述制造空间的温度的温度测量机构；以及根据来自 上述压力测量机构的信号控制上述气体温度改变机构、以将上述制造空间 维持在预定温度的控制单元。
通过像上述那样将制造空间的环境控制在一定，能够制造高质量的纳 米纤维。
而且，还可以具有排出形成上述制造空间的环境的气体的排气机构。 通过像上述那样排出制造空间的气体，能够将制造空间的环境气体导 出到一定的地方。因此，能够考虑(关照)到设置纳米纤维制造装置的环 境。尤其是在用隔壁密封制造空间的情况下，在控制隔壁内部的环境时尤 其有用。即，通过考虑喷射制造纳米纤维的原料液的量并且使从气体供给 源提供来的气体的供给量与用排气装置排出的环境气体的排出量平衡，能 够将用隔壁密封的制造空间的环境保持在一定。
而且，希望具有收集制造的纳米纤维的收集机构；室内具有上述制 造空间，能够将安全气体保持在室内，用上述隔壁形成的第一工作室；与上述第一工作室相连，能够收容上述喷射机构或上述收集机构中的一个，
用上述隔壁形成的第二工作室；使第一工作室与第二工作室之间能够开闭 的第一可动隔壁；以及使第二工作室与室外之间能够开闭的第一门体。
由此，能够通过将喷射机构或收集机构收容到第二工作室中，在维持 保持在第一工作室内的安全气体的状态下、从室外访问收容到第二工作室 内的喷射机构或收集机构并进行维护保养。进而，不需要肃清第一工作室， 能够节约肃清所需要的时间，能够降低维护保养的成本。
而且，还可以具备与上述第一工作室相连、能够收容不被上述第二 工作室收容的另外一个，用隔壁形成的第三工作室；使上述第一工作室与 上述第三工作室之间能够开闭的第二可动隔壁；以及使第三工作室与室外 之间能够开闭的第二门体。
由此，能够在使第一工作室变成闭锁的状态下同时维护保养喷射机构 和收集机构的双方。
希望具有使上述喷射机构能够在第一工作室与第二工作室或第三工作 室之间移动的滑动机构。
通过具备滑动装置，能够容易地将喷射机构收容到第二工作室或第三 工作室内，而且在制造纳米纤维时能够改变收集机构与喷射机构之间的距 离。
并且，在下述无纺布制造装置中也能起到与上述相同的作用效果。该 装置为具有往利用作为纳米纤维的原料的原料液静电爆炸来制造纳米纤维 的制造空间中喷射原料液的喷射机构、使上述原料液带电的带电机构、以 及收集制造的纳米纤维的收集机构的无纺布制造装置；其特征在于，具有: 供给使喷射上述原料液的制造空间成为低氧环境的安全气体的气体供给 源；较之外部空间的环境将制造空间维持在低氧环境用的隔壁；以及压縮 被堆积在上述收集机构上的纳米纤维的压縮机构。
上述目的还可以通过下述纳米纤维制造方法达到往利用作为纳米纤 维的原料的原料液静电爆炸来制造纳米纤维的制造空间中喷射原料液 ，使 上述原料液带电；给上述制造空间供给使上述制造空间成为低氧环境的安 全气体；在上述低氧环境下制造纳米纤维。
由此产生的作用效果与上述装置相同。发明的效果
如果采用本发明，能够安全地制造纳米纤维。而且，能够迅速并且容 易地对位于安全气体或蒸发的溶剂的环境中的喷射机构或收集机构进行访 问并实施维护保养。


图1为概略表示具有本发明的纳米纤维制造装置的无纺布制造装置的 透视图2为表示喷射机构的具体例的图3为概念性地表示收集电极(1)的透视图4为概念性地表示收集电极(2)的侧视图5为概念性地表示收集电极(3)的透视图6为表示压縮机构的透视图7为表示压縮机构的剖视图8为表示压縮升温辊的除电结构的图9为表示无纺布制造装置的控制结构的方框图IO为概念性地表示无纺布的制造状态的侧视图11为概念性地表示隔壁的其他形态的侧视图12为概略地表示本发明的纳米纤维制造装置的透视图13为示意地表示纳米纤维制造装置的侧视图14为表示喷射机构的具体例的透视图15为表示纳米纤维制造装置的维护保养作业工序的流程图和表示纳 米纤维制造装置的与作业状态相对应的状态的侧视图 ，
图16为表示维护保养作业结束后到纳米纤维制造状态的工序的流程
图17为概略地表示本发明的纳米纤维制造装置的其他实施形态的侧视
图18为表示纳米纤维制造装置的维护保养作业工序的流程图和表示纳 米纤维制造装置的与作业状态相对应的状态的侧视图19为表示维护保养作业结束后到纳米纤维的制造状态的工序的流程图。
标记说明
100.无纺布制造装置；101.纳米纤维制造装置；102.隔壁；103.气 体供给源；104.气体供给量改变机构；105.排气装置；106.排气扇；107.制 造空间；108.第一门体；109.滑动机构；110.喷射机构；111.导管； 112.喷射孔；113.喷嘴；114.滚筒；115.整流叶片；116.气扇；117.切 换阀；119.收集机构；120.收集电极；121.电极；130.绝缘体；131.第 一工作室；132.第二工作室；133.第一可动隔壁；135.导轨；136.驱 动装置；137.安装部；150.电源；151.电压改变机构；157.驱动机构； 158.移动轴；159.绝缘板；160.薄板；161.堆积部；162.供给辊；163.巻 绕辊；167.驱动机构；170.移动机构；191.气体组成传感器；192.温 度传感器；193.压力传感器；200.原料液/纳米纤维；203.第三工作室； 206.第二可动隔壁；208.第二门体；210.无纺布；300.压缩机构；301.压 縮辊；302.吹气孔；303.夹送辊；305.挤压机构；306.驱动机构；307.齿
轮；308.齿轮；309.轴；310.轴承；311.汽缸；312.移动轴；350.过 热水蒸气；360.交流电源；400.功能单元；401.主控制单元；402.排 气量控制单元；403.温度控制单元；404.供给量控制单元；411.组成信 号获取单元；412.温度信号获取单元；413.压力信号获取单元；420.电 压控制单元
具体实施例方式
下面同时说明本发明的纳米纤维制造装置以及无纺布制造装置的实施 形态。
(实施形态l) 图1为概略表示本发明的无纺布制造装置的透视图。 如该图所示，无纺布制造装置100具有纳米纤维制造装置101，具有隔 壁102、气体供给源103、作为排气机构的排气装置105和压縮机构300。 另外，由于制造中的纳米纤维或者其原料液不能够明确区分，因此都附加 标记200，制造成的无纺布附加标记210。
纳米纤维200可以从聚偏氟乙烯(FVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈等石油系高分子材料或者它们的共聚物和混合物等中选择，
只要根据最终制造物的性质或性能等所希望的功能任意选择上述材料或它
们的组合就可以。
并且，作为溶剂，可以以丙酮或DMF (N， N-二甲基甲酰胺)为例。
另外，上述纳米纤维的材料和溶剂的种类只是例子。尤其是溶剂的种 类，根据后述的导入气体的种类或环境温度来进行种种选择。
隔壁102为几乎覆盖整个无纺布制造装置100的没有透气性的部件。 例如可以列举将树脂制的板组装成箱形的部件或者在金属制的框体上张挂 柔韧性的几乎没有透气性的薄板的部件。另外，也可以将放置无纺布制造 装置100的地板作为隔壁102来使用。
并且，由隔壁102封闭的内部空间包含制造纳米纤维的制造空间107, 上述内部空间与隔壁102围成的制造空间以外的外部空间并不是在气密状 态下被隔绝。
气体供给源103为给隔壁102围成的内部空间供给气体的装置。作为 气体供给源103供给的气体，可以列举用树脂膜(中空纤维膜)从空气中 除去一定程度的氧气的低氧浓度气体或过热水蒸气。其中，低氧浓度意指 氧气浓度比一般的地表附近的大气内、没有被隔壁102包围，或者未提供 气体制造纳米纤维时的制造空间107内的氧气浓度低。另外，本记载不排 除使用几乎不含氧气的高纯度的气体等，还可以使用在液体或气体等状态 下被封到钢瓶中的高纯度的氮气或从干冰提供来的二氧化碳等。
以下的实施形态就采用过热水蒸气作为安全气体时的情况进行说明。 排气装置105为能够排除存在于隔壁102的内部空间内的环境气体的 装置。本实施形态在排气装置105中安装有能够回收排出的环境气体中包 含的溶剂等的回收装置。
利用上述气体供给源103供给的气体量与排气装置105排出的气体量 的平衡，能够将隔壁102的内部空间维持在正压。另外，正压是指内部空 间的压力比隔壁外部空间的压力高的状态。
纳米纤维制造装置101具有喷射机构IIO和收集电极120。 喷射机构110为喷射(流出)用来制造纳米纤维的原料液的装置，为 了使原料液带电，与电源150连接，并被维持在预定的电位。并且，与储存原料液的容器(图中没有表示)连接的导管111被连接在喷射机构110
上，以预定的压力供给原料液。
因此，电源150、喷射机构110和收集电极120起使原料液带电的带电 机构的作用。
图2为表示喷射机构的具体例的图。
图2(a)所示的喷射机构110具有多个顶端具有喷射孔112的喷嘴113， 电源150连接在各喷嘴113上。并且，导管111被分别连接在各喷嘴113 上，以预定的压力从储存原料液的容器提供原料液。
图2 (a)所示的喷射机构110为利用供给的压力从喷射孔112喷射原 料液200的单元，利用连接在喷嘴113上的电源150使喷射的原料液200 带电。
图2 (b)所示的喷射机构IIO具有圆筒形的在周壁上设置了多个喷射 孔112的滚筒114。滚筒114为不仅能够旋转、而且被电源150维持在预定 电位的部件。并且，在设置于旋转轴上的轴的一方连接有导管lll，给滚筒 114的内部提供原料液200。
图2 (b)所示的喷射机构110为利用离心力从喷射孔112喷射原料液 200的单元，连接在滚筒114上的电源150使喷射的原料液200带电。
图1中，薄板160为起收集机构作用的部件，为制造空间中生成的纳 米纤维200作为堆积的对象的部件。薄板160为用能够容易地与堆积的纳 米纤维200分离的材质构成的、薄型、具有柔软性的纵长薄板。
该薄板160为在巻绕成巻轴状的状态下被提供、利用移动机构170使 堆积了纳米纤维200的部分缓慢地沿图中箭头的方向移动的部件。并且与 薄板160上制成的无纺布210 —起再被巻绕成巻轴状。巻绕了薄板160的 供给用巻轴(图中省略表示)和与无纺布210 —起被巻绕成的巻轴(图中 省略表示)被收容在隔壁102的内部空间中。
移动机构170为能够将薄板160维持预定的张力并沿一个方向输送的 装置，为在电动机(图中没有表示)等的驱动下使图示的辊旋转、使薄板 160移动的装置。
收集电极120为被电源150施加电位、以便与喷射机构110产生预定 的电位差的金属制电极。该收集电极120与喷射机构110相对地配置在薄板160的与喷射机构110相反的一侧。并且，收集电极120担负着电气吸 引从喷射机构IIO喷射出来的、生成的带电状态的纳米纤维200，使纳米纤 维200堆积在薄板160上的功能。
另外，为了使堆积的纳米纤维的分布密度均匀，收集电极120存在多 种形态。下面说明收集电极120的各种形态。 (收集电极〈1〉)
图3为概念性地表示收集电极〈1〉的透视图。
如图3所示，收集电极120具有多个电极121，分别给这些电极121 赋予电位的电源150，能够使施加到电极121上的电压周期性地变化的电压 改变机构151，以及绝缘体130。
电极121为沿薄板160移动的方向(图中箭头)延伸、横跨堆积纳米 纤维200的部分即堆积部161地配置的金属制的部件。本收集电极〈1〉与 薄板160移动的方向垂直地配置了 6个电极121，在电极之间设置有绝缘体 130。另外，在区别表示各电极121的情况下，添加标记a f进行说明。
电源150为能够赋予最大一50kV 一100kV的电位的装置。本收集电 极〈1〉分别在电极121a 电极121f上连接有电源150a 电源150f，独立 地为各电极121赋予电位。
电压改变机构151为能够使施加到电极121上的电位在1OkV 100kV 左右的电压范围内变化的装置。
如果采用上述结构的收集电极120，通过用电压改变机构151改变各电 极121的电位，能够任意改变薄板160上产生的电场的分布。因此，能够 使收集带电的纳米纤维200集中的位置随上述电场的分布而移动，能够达 到使堆积的纳米纤维200的厚度均匀化的目的。 (收集电极〈2〉)
下面说明另外的收集电极120。
图4为概念性地表示另外的收集电极〈2〉的侧视图。 如图4所示，收集电极120具有多个电极121，分别给这些多个电极 121赋予电位的电源150，驱动电极121的驱动机构157，以及绝缘板159。 电极121和电源150由于与收集电极〈1〉相同，因此省略其说明。 驱动机构157为使各电极121独立地往复直线运动的装置，具有利用空气压力直线地伸縮的移动轴158。另外，驱动机构157只要是线性致动器 就可以，不管是什么驱动方法，可以是使用气压或油压的、使用滚珠丝杠 的、或者使用线性电动机等的。并且，驱动机构157为使电极121沿电极 121与喷射机构110的连线移动的装置。
绝缘板159为承担限制电极121移动时产生震动，并且阻止电极121 互相接触或靠近、防止异常放电等任务的部件。
如果采用上述结构的收集电极120，电源150输出的电压可以一定。并 且，通过控制各电极121移动，能够在薄板160的堆积部161的沿与薄板 160移动的方向垂直的方向上分割的每个区域内形成模拟的随时间的推移 而变化的电场。
(收集电极〈3〉)
下面说明其他的收集电极120。
图5为概念性地表示其他的收集电极〈3〉的透视图。
如图5所示，收集电极120具有电极121,给电极121赋予电位的电 源150，驱动电极121的驱动机构167。
电源150由于与收集电极〈1〉相同，因此省略其说明。
驱动机构167为能够使电极121沿轨道往复直线运动的装置。另外， 驱动机构167只要是与上述一样的线性致动器就可以，不管是什么驱动方 法，可以是使用气压或油压的、使用滚珠丝杠的、或者使用线性电动机等 的。并且，驱动机构167为使电极121沿薄板160的宽度方向，即沿与薄 板160移动的方向垂直的线移动的装置。
如果采用上述那样的收集电极120，从电源150输出的电压可以一定。 并且，通过控制电极121的移动，能够在薄板160的堆积部161上形成沿 与薄板160移动的方向垂直的方向变化的电场。
在像本实施形态这样利用收集电极120改变电场的情况下，由于从各 电极121的滑动部分等放电的可能性高，因此尤其需要对制造空间107采 取防爆措施。因此，使制造空间107变成低氧状态可以说是理想的形态。
图6为表示压縮机构的透视图。
图7为表示压縮机构的剖视图。
如上述图所示，压縮机构300为压缩由堆积的纳米纤维200构成的无纺布210的装置。并且，压縮机构300为能够将从气体供给源103提供来 的过热水蒸气350吹到上述无纺布210 (纳米纤维200)上、并且能够往隔 壁102的内部空间中提供过热水蒸气350的装置。压縮机构300具有压縮 辊301、夹送辊303、挤压机构305、驱动机构306、齿轮307、 308以及轴 309。
压縮辊301为连续地挤压与薄板160 —起移动的无纺布210的圆筒状 的筒体，在筒体的周壁放射状地穿设有吹气孔302。
轴309为贯穿压縮辊301配置在与压縮辊301的旋转轴相同的轴上、 一端密闭的筒状部件。在轴309的周壁上，与压縮辊301 —样放射状地穿 设有多个用来排出过热水蒸气350的孔。
为了在固定了轴309的状态下能够旋转地轴支承压縮辊301，轴309 和压縮辊301通过安装在压縮辊301两端的轴承310连接。
夹送辊303为与压縮辊301协调动作来夹持无纺布210和薄板160的 辊，能够伴随薄板160的移动而旋转地被轴支承着。
其中，气体供给源103用柔性管与轴309的开口端相连，将气体供给 源103所产生的过热水蒸气导入轴309，通过轴309上穿设的孔将过热水蒸 气导入直径大的压縮辊301中。
由此，能够容易地将管连接到不旋转的轴309上，将过热水蒸气导入 压缩辊301中。而且，通过一端轴309将过热水蒸气导入压縮辊301中， 能够使过热水蒸气均匀地从压縮辊301放出到无纺布210上和隔壁102的 内部空间内。
挤压机构305为利用气体的压力将压縮辊301推挤向夹送辊303的装 置，具有汽缸311和移动轴312。移动轴312与轴309的两端相连，利用气 体压力使移动轴312从汽缸311突出，由此通过轴309能够旋转地推挤压 縮辊301。
因此，被夹在压縮辊301和夹送辊303之间的无纺布210在挤压机构 305的气体压力带来的力的作用下被压縮。
驱动机构306为强制地使压縮辊301旋转的装置，具有步进电动机和 齿轮308。齿轮308与朝压縮辊301端面外侧安装的齿轮307啮合。因此， 驱动机构306能够通过控制步进电动机的驱动准确地控制压縮辊301的旋转。
通过控制驱动机构306使压縮辊301的旋转与无纺布210 (薄板160) 的移动同步，能够使无纺布210不歪扭地压缩无纺布210。
并且，如图8所示，能够用交流电源360给压縮辊301施加交流电压。 这是因为通过给直接与带电的无纺布210接触的压縮辊301施加交流电压， 能够消除无纺布210的带电，能够防止无纺布210附着在压缩辊301上。 另外，在用过热水蒸气350除去无纺布210的带电的情况下，有时不需要 用来除去带电的交流电源360。上述过热水蒸气350并不局限于此，只要从 压縮辊301的吹气孔302吹出预定温度的热风就可以。
图9为表示无纺布制造装置100的功能结构和机构部的方框图。
如图9所示，无纺布制造装置100除上述结构以外，在隔壁102的内 部空间里还具有作为测量气体组成的机构的气体组成传感器191、作为测量 温度的机构的温度传感器192和作为测量压力的机构的压力传感器193。并 且，无纺布制造装置100还具有气体供给量改变机构104和排气扇106。
气体组成传感器191为至少能够从存在于隔壁102的内部制造空间内 的环境气体中检测出特定的气体，提供与其浓度相对应的信号的装置。可 以使用例如能够检测氧气测量其浓度的传感器或者能够检测氮气测量其浓 度的传感器等作为气体组成传感器191。并且，也可以使用能够区分检测环 境气体所具有的气体的种类、测量其比例的传感器。
温度传感器192为能够测量隔壁102的内部制造空间的温度、提供与 温度相对应的信号的传感器。可以列举例如热电偶或红外线温度计等。另 外，如果是红外线温度计的话，即使从隔壁102的外部空间也能够测量内 部空间的温度。
压力传感器193为能够提供与隔壁102的内部空间的压力相对应的信 号的传感器。可以列举例如能够将膜片的微小位移转换成电信号的传感器 等。
气体供给量改变机构104为配置在从气体供给源103穿插到隔壁102 的内部空间的管的中间，用阀调节该管中流过的气体量——即调节气体流 量，改变从气体供给源103提供给隔壁102的内部空间内的气体量的装置。 本实施形态中的气体供给量改变机构104为能够使上述管的内部变成完全闭合状态的装置。
排气扇106为设置在排气装置105的内部，通过使该排气扇旋转能够 利用从排气装置105穿插到隔壁102的内部空间的管而吸引隔壁102内部 空间的环境气体的装置。并且，排气装置105在比排气扇106靠隔壁102 一侧具有能选择是否排气的开闭机构。
并且，如该图所示，无纺布制造装置100作为功能单元400而具有主 控制单元401、排气量控制单元402、温度控制单元403、供给量控制单元 404、组成信号获取单元411、温度信号获取单元412、压力信号获取单元 413和电压控制单元420。
组成信号获取单元411为获取来自气体组成传感器191的信号，将该 信号变换成数字信号并发送给主控制单元401的处理单元。
温度信号获取单元412为获取来自温度传感器192的信号，将该信号 变换成数字信号并发送给主控制单元401的处理单元。
压力信号获取单元413为获取来自压力传感器193的信号，将该信号 变换成数字信号并发送给主控制单元401的处理单元。
主控制单元401为解析来自各传感器191、 192、 193的信号的处理单 元。并且是通过供给量控制单元404和排气量控制单元402反馈控制气体 供给量改变机构104和排气扇106的处理单元。因此利用主控制单元401 能够将隔壁102的内部空间维持在预定的环境。另外，主控制单元401可 以通过温度控制单元403控制气体供给源103所具备的后述的过热水蒸气 产生装置，控制提供给隔壁102的内部空间的过热水蒸气350的温度。并 且，主控制单元401还可以通过电压控制单元420控制赋予喷射机构110 和收集电极120电位的电源150，使喷射机构IIO与收集电极120之间产生 预定的电压。
排气量控制单元402为与排气扇106相连，能够通过控制排气扇106 的气扇转速来控制吸引隔壁102的内部空间内的环境气体的量的处理单元。
温度控制单元403为与后述的过热水蒸气产生装置相连，能够控制提 供给隔壁102的内部空间的过热水蒸气350的温度的处理单元。
供给量控制单元404为与气体供给量改变机构104相连，能够改变气 体供给量改变机构104所具备的阀的开闭状态、控制从气体供给源103提供的气体的流量的处理单元。
电压控制单元420为与电源150相连，能够控制电源以产生预定的电 压的处理单元。
作为气体供给源103的过热水蒸气产生装置为能够在常压状态下将饱 和水蒸气加热到IO(TC以上，产生常压过热水蒸气的装置。本实施形态用温 度控制单元403能够在500'C以下任意设定提供给隔壁102的内部空间的过 热水蒸气350的温度。并且，使饱和水蒸气过热的方法有用电加热器加热 的方法或使燃料燃烧来加热的方法，但本实施形态采用以下方法将多根 金属管绑在一起，用感应加热使这些金属管升温，使饱和水蒸气流经各金 属管，通过这样产生过热水蒸气。
更具体为，加热金属管的是高频电源(10kHz以上、60kHz以下的频 率)。并且，饱和水蒸气从蒸汽发生器提供。
其中，如果使用过热水蒸气产生装置作为气体供给源103的话，则过 热水蒸气(H20气体)提供给隔壁102的内部空间。此时，提供的过热水 蒸气的氧气浓度为0.1体积％ 15体积％， 一般维持在0.3体积％ 5.0体积 %的范围内。这样一来，通过用低氧浓度的过热水蒸气充满，能够使隔壁 102的内部空间为低氧环境。
并且，由于过热水蒸气除了对流传热效果高以外，放射传热的效果也 高，因此能够进一步促进构成制造纳米纤维用的原料液200的溶剂的挥发， 能够使纳米纤维的制造容易。即，即使采用难挥发性的溶剂，也能够在制 造空间107中在过热水蒸气350赋予的热能的作用下使难挥发性的溶剂蒸 发，能够不产生静电爆炸地制造纳米纤维。这也就意味着能够扩大所选择 的溶剂的种类，能够采用可以降低成本或者考虑环境保护的溶剂。
下面说明无纺布制造装置100的整个配置。
图10为概略地表示无纺布制造装置的侧视图。
如图10所示，无纺布制造装置100用隔壁102包围。并且，喷射机构 IIO为朝向配置在下部的薄板160、喷射原料液的装置。并且，喷射机构110 与薄板160之间的距离被设定为产生多次静电爆炸、能够获得所希望的直 径的纳米纤维的距离。
并且，使配置在薄板160下侧的收集电极120与喷射机构110之间产生预定的电位差。这些电位差由分别独立地连接在喷射机构no和收集电
极120上的电源150调整。即，在电源150内，被提供给喷射机构110的 电源和提供给收集电极120的电源被构成为能够彼此独立地进行供给。
压缩辊301和夹送辊303夹着薄板160和无纺布210地配置在收集电 极120的薄板I60移动方向(图10中的箭头)的下游一侧。
并且，薄板160由巻绕纵长的薄板160形成的薄板供给辊162提供， 压縮状态的无纺布210与薄板160 —起被巻绕到巻绕辊163上。
下面说明用上述结构的无纺布制造装置100制造无纺布的方法。
首先，往隔壁102的内部空间提供过热水蒸气350。另一方面，用排气 装置105吸引隔壁102内部空间的环境气体。通过提供上述过热水蒸气350 并吸引环境气体，使隔壁102的内部空间变成预定温度、预定压力和预定 氧气浓度的平衡状态。这些氧气浓度、温度和压力用气体组成传感器191、 温度传感器192和压力传感器193监控，控制气体供给量改变机构104、排 气扇106和气体供给源103(过热水蒸气产生装置)的过热水蒸气产生温度， 使这些值分别为预定的值。
接着，从喷射机构110的多个喷射孔112喷射原料液。由此隔壁102 的内部空间的环境气体变化，因此再次控制气体供给量改变机构104、排气 扇106和气体供给源103 (过热水蒸气产生装置)的过热水蒸气产生温度。
溶剂在上述环境气体中从制造纳米纤维用的原料液中蒸发，反复进行 静电爆炸，通过这样制造纳米纤维200。并且，制备的纳米纤维200被收集 电极吸引，纳米纤维在薄板160上堆积下去。
纳米纤维200堆积的薄板160以一定的移动速度移动。并且，薄板160 移动的速度通过由纳米纤维200堆积的速度和希望的无纺布210的状态(例 如密度等)计算而求出。
像上述那样堆积在薄板160上形成的无纺布210处于所谓松软软的状 态。该状态下的无纺布210与薄板160—起移动。
在薄板160移动方向的下游，用压縮辊301和夹送辊303压縮松软软 状态下的无纺布210，并且利用从压縮辊301向无纺布210吹出的过热水蒸 气使被压縮的部位升温，使残存在无纺布210上的溶剂挥发、使其干燥。
其中，无纺布210的厚度由刚刚堆积后的无纺布210的厚度和设定的
19挤压机构305的挤压力决定。这些设定根据构成纳米纤维200的聚合物的 种类和使用的溶剂等条件决定。
如果像上述那样制造无纺布的话，由于在低氧环境中制造纳米纤维， 因此即使在制造纳米纤维用的原料液的溶剂上使用了易燃性溶剂，也能够 防止收集电极120等放电等引起的爆炸。并且，由于上述原料液用过热水 蒸气升温，因此即使采用难挥发性的溶剂也能够诱发静电爆炸。即，如果 使用过热水蒸气的话，不仅能够防爆，而且能够扩大可以使用的溶剂种类 的范围。
并且，能够在不担心爆炸的状态下容易地制造具有^f希望的厚度、密 度、机械强度和每单位体积的表面积的无纺布210。
另外，虽然上述实施形态将支持压縮辊301的轴309与气体供给源103 相连，从设置在压縮辊301周壁上的吹气孔302往隔壁102的内部空间提 供过热水蒸气350，但本发明并不局限于此。例如，也可以像图10所示那 样直接往隔壁102的内部空间提供气体。
并且，变成低氧环境的空间只要是制造空间107即由喷射机构110和 收集电极120所夹的制造空间就可以。因此，隔壁102也可以像图ll所示 那样只围在制造空间107附近。
而且，也可以用隔壁102密封制造空间107，使从气体供给源103提供 来的气体量、排气装置105排出的气体量以及用于制造纳米纤维的原料液 的喷射量平衡，通过这样将用隔壁102密封的内部空间的环境维持在一定， 维持低氧状态。
而且，还可以将排气装置105排出的气体再次导入隔壁102的内部。 此时，希望能够控制气体供给源103提供的气体量并且能够容易地维持隔 壁102的内部空间的温度。
并且，还可以在隔壁102的内部具备板状加热器(sheathheater)等加 热器，将隔壁102的内部空间保持在一定的温度；并且还可以用加热器加 热由气体供给源103提供的气体，将该升温后的气体导入隔壁102的内部 空间，通过这样使隔壁的内部空间的温度为预定的温度。
并且，虽然上述实施形态以制造无纺布时为例，但本发明也可以用于 利用了纳米纤维的纺纱技术等。(实施形态2)
图12为概略地表示本发明的纳米纤维制造装置的透视图。
图13为示意地表示纳米纤维制造装置的侧视图。
如上述图所示，纳米纤维制造装置101具有喷射机构110、收集机构 119、隔壁102、滑动机构109、气体供给源103和排气装置105。另夕卜，制 备的纳米纤维或其原料液由于不能够明确区分，因此都添加标记200。
喷射机构110为喷射(流出)用来制造纳米纤维的原料液的装置，与 电源连接或者接地，维持预定的电位。并且，喷射机构110用管与储存原 料液的容器(图中没有表示)连接，以预定的压力提供原料液。
图14为表示喷射机构的具体例的图。
如图14所示，喷射机构110为往制造空间内喷射原料液200的装置， 具有滚筒(有时也称为旋转圆筒等)114，整流叶片115，气扇116和安 装部137。另外，虽然图14只描绘了一根表示原料液200的箭头，但实际 上从滚筒114的整个周壁喷射出多股原料液200。
滚筒114为在周壁上设置了多个喷射孔112、由顶端封闭的导电材料构 成的圆筒形筒，为不仅能够旋转、而且由电源赋予预定的电位，或者被维 持在接地状态的部件。并且，在滚筒114的根端部连接有供给原料液200 用的管，往滚筒114的内部供给原料液200。
整流叶片115为将气扇116送来的风的流动整流，以便将从滚筒114 沿径向方向向外喷射的原料液200的飞行方向改变成轴线方向(参照图14 中的箭头)的气扇，包围滚筒114地配置在滚筒114的根端部。
气扇116为产生用于改变从滚筒114喷射出来的原料液200的飞行方 向的风的装置。
安装部137为与滑动机构109结合、将喷射机构110配置在预定位置 上的部件。
图1、图2所示的收集机构119为用来收集利用静电爆炸制备的纳米纤 维200的装置，具有收集电极120和薄板160。
收集电极120为被电源150赋予了电位、与喷射机构110之间产生预 定的电位差的金属制电极。该收集电极120与喷射机构110相对、配置在 薄板160的与喷射机构IIO相反的一侧。并且，收集电极120还担负电气吸引从喷射机构110喷射出并生成的带电状态的纳米纤维200、使纳米纤维 200堆积到薄板160上的功能。本实施形态中收集电极120为直径50cm 数m的圆筒形状，能够与沿收集电极120的外周面配置的薄板160的移动 同步地旋转。
薄板160为在制造空间中制备的纳米纤维200所堆积的对象的部件， 用能够容易地与堆积的纳米纤维200分离的材质构成厚度薄、具有柔软性、 纵长的薄板。薄板160在巻绕成巻轴状的状态下从供给辊162提供，使堆 积纳米纤维200的部分缓慢地移动。并且，与处于无纺布状态堆积在薄板 160上的纳米纤维200 —起再次巻绕在巻绕辊163上成巻轴状。巻绕了薄板 160的供给用巻轴和与纳米纤维200—起巻绕的巻轴配置在隔壁102的外部 空间。
隔壁102为没有通气性的部件，为形成几乎覆盖整个纳米纤维制造装 置101的第一工作室131和与之相连的第二工作室132的部件。隔壁102 可以列举例如将树脂制的板组装成箱形的部件或者在金属制的框体上张挂 柔韧性的几乎没有透气性的薄板的部件。另外，也可以将放置纳米纤维制 造装置101的地板作为隔壁102来使用。并且，为了表示内部结构，图12 取下第一工作室131的顶板和靠近身边一侧的壁、位于第二工作室132的 靠近身边一侧的壁上的隔壁102，表示仅剩下框体的状态。
第一工作室131为内部具有在原料液飞溅过程中纳米纤维产生变化的 制造空间107的房间，由隔壁102围成，能够将室外和室内维持在不同的 环境。因此，第一工作室131为通过从气体供给源103导入安全气体能够 将氧气浓度维持在比外部制造空间低的状态的房间，为由可以看作是隔壁 102的地板和隔壁102围成的房间。第一工作室131在内部包含将喷射机构 110和收集机构119收容在内部、利用静电爆炸制造纳米纤维200的制造空 间。
第二工作室132与形成第一工作室131的隔壁102的一个面相连，与 第一工作室131 —样由隔壁102形成。并且，第二工作室132的大小形成 为只能收容喷射机构110的程度，与第一工作室131相比为小的房间。并 且，第二工作室132具备第一门体108，如果打开第一门体108的话，作业 者等能够访问第二工作室132的内部。本实施形态中第一门体108为将第
22隔壁102形成为一个整 体的门，能够大大地打开第二工作室132。
并且，在第一工作室131与第二工作室132之间设置有使喷射机构110 能够通过的第一可动隔壁133。该第一可动隔壁133能够沿第一工作室131 内部一侧的隔壁102而上下升降，在第一可动隔壁133到达了上端的状态 下，第一工作室131与第二工作室132处于隔绝的状态。并且，当第一可 动隔壁133到达了下端时，上述喷射机构110能够在第一工作室131与第 二工作室132之间移动。另夕卜，在第一可动隔壁133到达了下端的状态下， 第一工作室131内的环境气体与第二工作室132内的环境气体能够自由流 通，但第一工作室131和第二工作室132的室内与室外被维持在隔绝状态。
滑动机构109为使喷射机构110能够在第一工作室131与第二工作室 132之间移动的装置，具有与安装部137结合的导轨135和使喷射机构110 移动的驱动装置136。
导轨135横跨第一工作室131和第二工作室132而设置，但通过第一 可动隔壁133的部分被分断了。
气体供给源103为给第一工作室131或第二工作室132提供安全气体 的装置。气体供给源103能够用切换阀117切换安全气体是提供给第一工 作室131还是提供给第二工作室132。并且，也可以同时提供给第一工作室 131和第二工作室132。而且，气体供给源103不仅仅只能提供安全气体， 也可以压送空气。
作为气体供给源103提供的安全气体，可以列举用树脂膜(中空纤维 膜)从空气中除去一定程度的氧气的低氧浓度气体或过热水蒸气。
其中，低氧浓度意指氧气浓度比空气中的氧气浓度低的浓度。更具体 为，蒸发的溶剂不会爆炸的临界氧气浓度以下的浓度。另外，本记载不排 除使用几乎不含氧气的高纯度的气体等，还可以使用在液体或气体等状态 下密封到钢瓶中的高纯度的氮气或从干冰提供来的二氧化碳等。
排气装置105为能够排除存在于第一工作室131或第二工作室132内 的环境气体(低氧浓度气体或蒸发的溶剂)的装置。排气装置105能够选 择是排出第一工作室131内的环境气体还是排出第二工作室132内的环境 气体，并且，也可以同时排出第一工作室131和第二工作室132室内的环境气体。并且，对于排气量也可以分别对第一工作室131和第二工作室132 进行设定。并且，排气装置105具有能够回收排出的环境气体中包含的溶 剂等的回收装置。
利用上述气体供给源103供给的气体量和排气装置105排出的气体量 的平衡能够将第一工作室131内维持在正压。另外，正压是指隔壁内部空 间的压力比外部空间的压力高的状态。
电源150为能够在与接地的喷射机构110之间产生2kV以上、200kV 以下范围的电压的装置。
作为制造纳米纤维用的原料液，可以列举将有机溶剂溶解或混合到环 氧树脂系树脂、聚酰亚胺系树脂，LCP (液晶聚合物)树脂等中的物质。
而且，其他的能够作为溶质示例的物质，有聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙 烯、聚环氧乙垸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二 甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸间苯二酯(polym-phenyeneterephthalate)、聚 间苯二甲酸对苯二酯(polyp-phenyleneisophthalate)、聚偏氟乙烯、聚偏氟 乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯 腈、聚丙烯腈-异丁烯酸酯共聚物、聚碳酸酯、多芳基化合物、聚酯碳酸酯、 尼龙、芳族聚酰胺、聚己内酯、聚乳酸、聚乙醇酸、胶原、聚羟基丁酸、 聚醋酸乙烯酯、多肽等。并且，既可以使用上述一种，也可以将多种种类 以预定的比例混合使用。
并且，还可以在原料液中添加无机质固体材料。由无机质固体材料可 以改变制备的纳米纤维的特性。作为无机质固体材料，可以以金属、氧化 物、炭化物、氮化物、硼化物、硅化物、氟化物、硫化物等为例。而且， 作为无机质固体材料的具体例，可以列举八1203、 Si02、 Ti02、 Li20、 Na20、 MgO、 CaO、 SrO、 BaO、 B203、 P205、 Sn02、 Zr02、 K20、 Cs20、 ZnO、 Sb203、 As203、 Ce02、 V205、 Cr203、 MnO、 Fe203、 CoO、 NiO、 Y203、 Lu203、 Yb203、 HfQ2、 Nb20s等。并且，既可以使用上述一种，也可以以 预定的比例混合使用多个种类。
作为原料液能够使用的溶剂，优选原料液在制造空间中飞溅时蒸发(挥 发)的物质。具体可以举乙腈、甲苯、二氯甲垸、甲醇、乙醇等醇类或丙 酮类。而且，可以列举甲醇、乙醇、l-丙醇、2-丙醇、六氟异丙醇、四甘醇、三甘醇、二苯甲醇、1，3-二氧环戊烷、1，4-二噁烷、甲基乙基酮、甲基异丁 基酮、甲基正己基酮、甲基正丙基酮、二异丙基酮、二异丁基酮、丙酮、 六氟丙酮、苯酚、甲酸、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、苯甲酸甲酯、 苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、邻苯二甲酸 二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丙酯、氯甲烷、氯乙烷、二氯 甲垸、三氯甲烷、邻氯甲苯、对氯甲苯、三氯甲垸、四氯化碳、1,1-二氯 乙垸、1，2-二氯乙垸、三氯乙烷、二氯丙烷、二溴乙烷、二溴丙烷、溴甲垸、 溴乙垸、溴丙烷、醋酸、苯、甲苯、已烷、环己垸、环己酮、环戊烷、邻 二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙腈、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、吡 啶、水等。并且，既可以使用上述一种，也可以以预定的比例混合使用多 种。
原料液中溶剂所占的比例最好在60% 98%左右，由使用的纤维材料、 溶剂的种类、生成的纤维的直径等进行决定。 下面大致说明纳米纤维200的制造方法。
首先，往第一工作室131内提供安全气体。另一方面，用排气装置105 吸引第一工作室131内的环境气体。通过上述提供惰性气体并吸引环境气 体，使第一工作室131内变成预定压力和预定氧气浓度的平衡状态，变成 防爆状态。
接着，给喷射机构110和收集机构119的各部分施加预定的电压。
然后，从喷射机构110喷射原料液。喷射的原料液200在飞溅过程中 溶剂蒸发，通过反复进行静电爆炸制造纳米纤维200。并且，制备的纳米纤 维200被收集电极120吸引，纳米纤维200堆积在从供给辊162提供来的 薄板160上。堆积纳米纤维200的薄板160以一定的移动速度移动，圆筒 形收集电极120也随之旋转。像上述那样，堆积在薄板160上的无纺布状 态的纳米纤维200与薄板160 —起移动，被巻绕到巻绕辊163上。
如果像上述那样制造无纺布的话，由于在低氧环境中制造纳米纤维， 因此即使在制造纳米纤维用的原料液的溶剂上使用了易燃性溶剂，也能够 防止收集电极120等放电等引起的爆炸。
下面说明纳米纤维制造装置的维护保养方法。
纳米纤维制造装置101中特别需要频繁(例如半天一次)地维护保养的装置是喷射机构110。这是因为滚筒114的喷射孔112被堵塞，不能够喷 射所希望的量的原料液200，使纳米纤维的生产效率降低的缘故。因此，频 繁地进行从喷射机构IIO拆下滚筒114进行更换的维护保养。
图15为表示纳米纤维制造装置的维护保养作业工序的流程图和纳米纤 维制造装置的与作业状态相对应的状态的侧视图。
首先，打开第一可动隔壁133 (SIOI)。接着，使喷射机构110向第二 工作室132移动(S104)。喷射机构110的移动由驱动机构136执行。喷射 机构110移动到第二工作室132的预定位置上，将喷射机构110收容到第 二工作室132中(S107，收容步骤)。接着，用第一可动隔壁133闭锁第一 工作室131与第二工作室132之间(SllO，闭塞步骤)。由此，喷射机构110 收容到关闭状态的第二工作室132中，同时第一工作室131与第二工作室 132被隔绝。然后，用排气装置105排出第二工作室132室内的环境气体， 并将空气导入第二工作室132内，肃清第二工作室132的室内环境(S113， 肃清步骤)。这里，用空气肃清室内环境是为了避免如果用安全气体肃清第 二工作室132的话，进行维护保养作业而在第二工作室132内呼吸的作业 者患氧气缺乏症的缘故。
另一方面，第一工作室131维持在室内环境气体的排出量和安全气体 的导入量被抑制的状态。这是为了抑制安全气体的消耗量并且使第一工作 室131内的压力与室外相比为正压，抑制空气流入的缘故。
如果第二工作室132内的环境气体充分被空气置换，则打开第一门体 108开放第二工作室(S116，开放步骤)。
由此，由于能够在维持第一工作室131内的制造空间107为低氧环境 的状态下容易地接触到喷射机构110，因此能够容易地进行喷射机构110 的维护保养。尤其是第一门体108相对于第二工作室132打开得很大，因 此即使在喷射机构110安装在滑动机构109上的状态下也能够对整个喷射 机构进行维护保养。并且，滑动机构109具有当拉出喷射机构110时能够 将滑动机构109和喷射机构110拉开的分离机构，通过从滑动机构109上 拆下喷射机构110，安装新的喷射机构110等，能够容易地进行喷射机构 IIO的更换。
并且，由于只要肃清容积小的第二工作室132就可以，因此与肃清整个纳米纤维制造装置101的时间相比，能够显著地縮短时间，能够削减维
护保养耗费的时间。
图16为表示维护保养作业结束后到制造纳米纤维的状态的工序的流程图。
首先，将完成了维护保养的喷射机构110设置到第二工作室132内， 关闭第一门体108 (S201)。接着，用安全气体肃清第二工作室132的空气 (S204)。通过该肃清作业能够防止空气从第二工作室132急剧地流入第一 工作室131、第一工作室131内的氧气浓度进入能够爆炸的范围。
接着，打开第一可动隔壁133 (S207)，使喷射机构110向第一工作室 131移动(S210)。这里，滑动机构109能够任意地设定喷射机构110的停 止位置。由此，能够根据纳米纤维的制造条件改变收集机构119与喷射机 构110之间的距离。并且，在需要使收集机构119与喷射机构110之间的 距离变长的情况下，使第一可动隔壁133处于打开状态，能够在将喷射机 构IIO部分或全部配置在第二工作室132内的状态下进行纳米纤维的制造。
如果采用上述方法，能够在将第一工作室131内维持在低氧状态的情 况下再次开始纳米纤维的制造。并且，通过采用该方法，只要使第二工作 室132的环境气体从大气状态变成低氧状态就能够变成纳米纤维制造状态， 能够显著地縮短从维护保养到纳米纤维的制造的时间。
并且，如果使用上述纳米纤维制造装置、采用上述方法的话，由于不 用将蒸发了的溶剂排出到室外就能够容易地进行喷射机构110的维护保养， 因此能够将对人体的影响和对环境的影响抑制到尽可能低。 (实施形态3)
图17为概略表示本发明的纳米纤维制造装置其他实施形态的侧视图。
该图所示的纳米纤维制造装置101具有与上述实施形态1共同的部分， 对于共同的结构添加相同的附图标记，有时省略其说明。
如该图所示，纳米纤维制造装置101具有喷射机构110、收集机构119、 隔壁102、滑动机构109、气体供给源103和排气装置105，这些结构与上 述实施形态l相同。
收集机构119具有收集电极120和薄板160，与供给辊162和巻绕辊 163 —起收容在后述的第三工作室203中。
27收集电极120为一面具有隆起面的金属制部件，在静止状态下安装。 隔壁102形成第一工作室131、与之相连的第二工作室132和第三工作 室203。
第三工作室203与形成第一工作室131的隔壁102的与第二工作室132 相反的一侧连接，与第一工作室131由同样隔壁102形成。并且，第三工 作室203的大小形成为能够收容收集机构119的程度。并且，第三工作室 203具有沿上下方向滑移的第二门体208，如果打开第二门体208，作业者 等能够访问第三工作室203的内部，能够将整个收集机构119取出。
并且，在第一工作室131与第三工作室203之间设置有第二可动隔壁 206。该第二可动隔壁206配置在第一工作室131与第三工作室203的分界 部分，能够上下升降，在第一可动隔壁133到达了下端的状态下，第一工 作室131与第三工作室203变成隔绝的状态。并且，当第二可动隔壁206 到达了上端时，不妨碍收集机构119收集制备的纳米纤维200。另外，在第 二可动隔壁206到达了上端的状态下，虽然第一工作室131内的环境气体 与第三工作室203内的环境气体能够自由流动，但由第一工作室131、第二 工作室132和第三工作室203形成的室内被维持在与室外隔绝的状态。
在第一工作室131、第二工作室132和第三工作室203上分别连接有气 体供给源103和排气装置105。并且，气体供给源103能够选择给第一工作 室131、第二工作室132和第三工作室203中的哪个室内提供安全气体，还 能够选择是提供安全气体还是提供空气。排气装置105能够选择排出第一 工作室131、第二工作室132和第三工作室203中的哪个室内的环境气体。
上述纳米纤维制造装置101下述这样地进行收集机构119的维护保养。
图18为表示纳米纤维制造装置的维护保养作业工序的流程图和纳米纤 维制造装置的与作业状态相对应的状态的侧视图。
首先，关闭第二可动隔壁206 (S301)。由此，第一工作室131与第三 工作室203被隔绝。
接着，用排气装置105排出第三工作室203室内的环境气体，并且将 空气导入第三工作室203，肃清第三工作室203的室内环境(S304，肃清 步骤)。如果第三工作室203内的环境气体充分被空气置换，则打开第二门 体208开放第三工作室203 (S307，开放步骤)。如果采用上述方法，由于能够在维持第一工作室131内的制造空间107 为低氧状态下容易地接触到收集机构119,因此能够容易地进行更换薄板 160等收集机构119的维护保养。并且，由于通过打开第二门体208能够大 大地开放第三工作室203，因此能够容易地从第三工作室203取出收集机构 119。
如果采用本实施形态，由于能够在将第一工作室131维持在低氧状态 下也维护保养喷射机构110，因此如果同时对喷射机构IIO和收集机构119 进行维护保养，能够进一步縮短维护保养所需要的时间。
图19为表示从维护保养结束后到制造纳米纤维的状态的工序的流程图。
当收集机构119的维护保养结束时，关闭第二门体208 (S401)。接着， 用安全气体肃清第三工作室203的空气(S404)。通过该肃清作业能够防止 空气急剧地从第三工作室203流入第一工作室131内，第一工作室131的 氧气浓度进入能够爆炸的范围。
接着，打开第二可动隔壁206 (S407)。由此，变成制造纳米纤维的状态。
如果采用上述方法，能够在将第一工作室131内维持在低氧状态的情 况下再次开始纳米纤维的制造，能够縮短从维护保养到纳米纤维的制造的 时间。
另外，上述实施形态中说明过的喷射机构110只是一个例子，喷射机 构110的形状、结构也可以是其他形态。例如，可以是从一个喷嘴喷射原 料液的喷射机构110或排列了多个喷射原料液的喷嘴的喷射机构。并且， 也可以是喷嘴为2种流体喷嘴，从一方喷嘴喷出安全气体的结构。
并且，收集机构119的形状也没有特别的限制，既可以是使传送带环 形旋转、刮取堆积的纳米纤维的结构，也可以是直接使纳米纤维堆积在作 为收集电极120的导电体板上、依次更换该板的结构。
并且，纳米纤维制造装置101的电位关系也是任意的，直接给收集电 极120施加电位以及在收集电极120的附近配置辅助电极、使收集电极120 变成接地状态，通过给上述辅助电极施加电位使收集电极120产生感应电 荷等与电源的连接关系或者接地状态、辅助电极等所有形态都包含在纳米
29在收集电极上施加负的高压、使喷
射机构一侧接地，但本发明并不局限于此，也可以将收集电极接地、在喷 射机构一侧施加高电压。即，只要构成使从上述喷射机构的喷射孔流出的 原料液中电荷带电的这样的电压的施加就可以。并且，作为其他的方法， 也可以是将范德格拉夫起电机之类的电荷产生机构连接在喷射机构上、使 从上述喷射孔流出的原料液带电的结构。 工业可利用性
本发明能够用于纳米纤维制造装置或使用制备的纳米纤维进行纺纱的 装置、使用制备的纳米纤维制造无纺布的装置等中。
权利要求
1.一种纳米纤维制造装置，具有往利用作为纳米纤维的原料的原料液静电爆炸来制造纳米纤维的制造空间中喷射原料液的喷射机构、和使上述原料液带电的带电机构；其特征在于，具有供给使喷射上述原料液的制造空间成为低氧环境的安全气体的气体供给源；以及较之外部空间的环境将制造空间维持在低氧环境用的隔壁。
2. 如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，上述气体供给源向制造空 间供给氮气浓度比上述外部空间高的气体。
3. 如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，上述气体供给源向制造空 间供给过热水蒸气。
4. 如权利要求l所述的纳米纤维制造装置，还具有 改变从上述气体供给源向制造空间的气体的供给量的气体供给量改变机构；测量上述制造空间的气体的组成的气体组成测量机构；以及 根据来自上述气体组成测量机构的信号来控制上述气体供给量改变机 构、以维持上述制造空间的低氧环境的控制单元。
5. 如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，还具有 改变从上述气体供给源向制造空间的气体的供给量的气体供给量改变机构；测量上述制造空间的压力的压力测量机构；以及 根据来自上述压力测量机构的信号来控制上述气体供给量改变机构， 以维持上述制造空间的压力为正压的控制单元。
6. 如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，还具有-改变从上述气体供给源供给的气体的温度的气体温度改变机构； 测量上述制造空间的温度的温度测量机构；以及根据来自上述压力测量机构的信号控制上述气体瘟度改变机构、以将 上述制造空间维持在预定温度的控制单元。
7. 如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，还具有排出形成上述制造 空间的环境的气体的排气机构。
8. 如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，还具有 收集制造的纳米纤维的收集机构；室内具有上述制造空间，能够将安全气体保持在室内，用上述隔壁形 成的第一工作室；与上述第一工作室相连，能够收容上述喷射机构或上述收集机构中的 一个，用上述隔壁形成的第二工作室；使第一工作室与第二工作室之间能够开闭的第一可动隔壁；以及 使第二工作室与室外之间能够开闭的第一门体。
9. 如权利要求8所述的纳米纤维制造装置，还具有 与上述第一工作室相连、能够收容不被上述第二工作室收容的另外一个，用隔壁形成的第三工作室；使上述第一工作室与上述第三工作室之间能够开闭的第二可动隔壁；以及使第三工作室与室外之间能够开闭的第二门体。
10. 如权利要求8或9所述的纳米纤维制造装置，具有使上述喷射机 构能够在第一工作室与第二工作室或第三工作室之间移动的滑动机构。
11. 一种无纺布制造装置，具有往利用作为纳米纤维的原料的原料液 静电爆炸来制造纳米纤维的制造空间中喷射原料液的喷射机构、使上述原 料液带电的带电机构、以及收集制造的纳米纤维的收集机构；其特征在于，具有供给使喷射上述原料液的制造空间成为低氧环境的安全气体的气体供 给源；较之外部空间的环境将制造空间维持在低氧环境用的隔壁；以及 压縮被堆积在上述收集机构上的纳米纤维的压縮机构。
12. —种纳米纤维制造方法，其特征在于，往利用作为纳米纤维的原料的原料液静电爆炸来制造纳米纤维的制造 空间中喷射原料液；使上述原料液带电；给上述制造空间供给使上述制造空间成为低氧环境的安全气体； 在上述低氧环境下制造纳米纤维。
13. —种具有喷射机构和收集机构的纳米纤维制造装置的维护保养方 法，所述喷射机构往利用作为纳米纤维的原料的原料液静电爆炸来制造纳 米纤维的制造空间中喷射原料液，所述收集机构收集使在上述制造空间中 飞溅的原料液静电爆炸而制造的纳米纤维；该纳米纤维制造装置具有第一 工作室、第二工作室、第一可动隔壁和第一门体，所述第一工作室在室内 具有上述制造空间、能够将安全气体保持在室内、用隔壁形成，所述第二 工作室与上述第一工作室相连、能够收容上述喷射机构或上述收集机构中 的一个、用上述隔壁形成，所述第一可动隔壁使第一工作室与第二工作室 之间能够开闭，所述第一门体使第二工作室与室外之间能够开闭；该方法 包括以下步骤将上述喷射机构或上述收集机构中的某一个收容到上述第二工作室中 的收容步骤；用第一可动隔壁使第一工作室与第二工作室之间变成关闭状态的闭塞 步骤；肃清第二工作室的室内环境的肃清步骤；以及 打开第一门体、开放第二工作室的开放步骤。
全文摘要
本发明提供一种即使使用易燃性溶剂爆炸的危险性也低的、使用静电爆炸来制造纳米纤维的纳米纤维制造装置。该制造装置为具有往利用作为纳米纤维(200)的原料的原料液(200)产生静电爆炸来制造纳米纤维(200)的制造空间中喷射原料液(200)的喷射机构(110)和使上述原料液(200)带电的带电机构的纳米纤维制造装置(101)；具有供给使喷射原料液(200)的制造空间成为低氧环境的安全气体的气体供给源(103)和较之外部空间的环境将制造空间维持在低氧环境用的隔壁(102)。
文档编号D04H1/728GK101617073SQ200880005819
公开日2009年12月30日 申请日期2008年2月19日 优先权日2007年2月21日
发明者住田宽人, 富永善章, 石川和宜, 竹泽幹夫, 高桥光弘, 黑川崇裕 申请人:松下电器产业株式会社