JP7770951B2 - 紡糸ヘッド及び紡糸装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、紡糸ヘッド及び紡糸装置に関する。

電界紡糸法（電荷誘導紡糸法等とも称されることもある）等によって、繊維等を基材等の表面に堆積させ、繊維の膜を形成する紡糸装置がある。紡糸装置には、紡糸ヘッドが設けられ、紡糸ヘッドは、ヘッド本体と、ヘッド本体の外周面から外周側へ突出するノズルと、を備える。ヘッド本体の内部には、原料液を収納可能な収納空洞が形成され、ノズルにおいてヘッド本体からの突出端には、原料液を噴出可能な噴出口が形成される。また、紡糸ヘッドでは、収納空洞に接続される原料液の流路が、ノズルの内部を通って、噴出口まで形成される。

前述のような紡糸装置として、搬送路において基材等が搬送対象として鉛直方向に沿って搬送される領域に向かって、紡糸ヘッドのノズルから原料液を噴出するものがある。また、このような紡糸装置で用いられる紡糸ヘッドとして、噴出口が収納空洞への接続部に対して鉛直上側に位置する状態で、水平面に対して流路が傾斜するものがある。噴出口（ノズルの突出端）が収納空洞への接続部に対して鉛直上側に位置する状態に水平面に対して流路が傾斜する紡糸ヘッドでは、ヘッド本体の内部の収納空洞での空気の残留が適切に防止されることが、求められている。そして、ヘッド本体の収納空洞への空気の残留を防止することで、原料液の噴出への残留した空気の影響を適切に抑制し、安定した紡糸を可能とする紡糸ヘッドが、求められている。

特開２００７－５１７９９１号公報 特開２０２０－１４７８６３号公報 特開２０２１－０３８４９３号公報

本発明が解決しようとする課題は、安定した紡糸を可能とする紡糸ヘッド、及び、その紡糸ヘッドを備える紡糸装置を提供することにある。

実施形態によれば、搬送路において鉛直方向に沿って搬送対象が搬送される領域に向かって原料液を噴出する紡糸ヘッドが、提供される。紡糸ヘッドは、ヘッド本体及びノズルを備え、ヘッド本体の内部には、原料液を収納可能な収納空洞が形成される。ノズルは、ヘッド本体の外周面から突出し、原料液を噴出可能な噴出口が、ノズルのヘッド本体からの突出端に形成される。収納空洞に接続される流路は、ノズルの内部を通って噴出口まで延設される。噴出口は収納空洞への接続部に対して鉛直上側に位置するとともに、流路は少なくともその一部が水平面に対して傾斜する。収納空洞への流路の接続部の上端は、収納空洞の上端に対して、同一の高さ、又は、鉛直上側に位置する。接続部では、収納空洞の断面積に対して、流路の流路断面積が減少する。接続部の上端は、収納空洞の上端を通る水平な仮想面上、又は、その仮想面より鉛直上側に位置する。

図１は、第１の実施形態に係る紡糸装置の一例を示す概略図である。 図２は、第１の実施形態に係る紡糸装置において、複数の紡糸ヘッドのある１つから原料液を噴出する構成の一例を示す概略図である。 図３は、図２の紡糸ヘッドを、ヘッド本体の軸方向に対して直交又は略直交する断面で概略的に示す断面図である。 図４は、図３に示す断面において、ある１つのノズル及びその近傍を拡大して概略的に示す断面図である。 図５は、第１の変形例に係る紡糸ヘッドにおいて、ある１つのノズル及びその近傍を、ヘッド本体の軸方向に対して直交又は略直交する断面で概略的に示す断面図である。 図６は、第２の変形例に係る紡糸ヘッドを、ヘッド本体の軸方向に対して直交又は略直交する断面で概略的に示す断面図である。 図７は、第３の変形例に係る紡糸ヘッドを、ヘッド本体の軸方向に対して直交又は略直交する断面で概略的に示す断面図である。

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る紡糸装置１の一例を示す。図１に示すように、紡糸装置１は、複数の紡糸ヘッド２、搬送路３及び制御部４を備える。紡糸装置１及び搬送路３では、鉛直方向（矢印Ｚ１及び矢印Ｚ２で示す方向）、鉛直方向に対して交差する（直交又は略直交する）横方向（矢印Ｙ１及び矢印Ｙ２で示す方向）、及び、鉛直方向及び横方向の両方に対して交差する（直交又は略直交する）奥行方向（図１の紙面に対して直交又は略直交する方向）が、規定される。ここで、鉛直方向は、水平面に対して直交する方向である。そして、横方向及び奥行方向のそれぞれは、水平面に対して平行又は略平行となる。搬送路３は、鉛直方向に沿って搬送対象が搬送される領域Ｅ１，Ｅ２を有し、図１の一例では、２つの領域Ｅ１，Ｅ２のそれぞれにおいて、搬送対象が鉛直方向に沿って搬送される。また、搬送路３では、基材８が、搬送対象として搬送される。

図１の一例では、複数の紡糸ヘッド２として、複数の紡糸ヘッド２Ａ、複数の紡糸ヘッド２Ｂ、複数の紡糸ヘッド２Ｃ及び複数の紡糸ヘッド２Ｄが設けられる。紡糸ヘッド２Ａのそれぞれは、領域Ｅ１において鉛直方向に沿って搬送される搬送対象に向かって、横方向の一方側から原料液を噴出し、紡糸ヘッド２Ｂのそれぞれは、領域Ｅ１において鉛直方向に沿って搬送される搬送対象に向かって、横方向について紡糸ヘッド２Ａとは反対側から原料液を噴出する。複数の紡糸ヘッド２Ａは、互いに対して鉛直方向に並んで配置され、複数の紡糸ヘッド２Ｂは、互いに対して鉛直方向に並んで配置される。また、紡糸ヘッド２Ｃのそれぞれは、領域Ｅ２において鉛直方向に沿って搬送される搬送対象に向かって、横方向の一方側から原料液を噴出し、紡糸ヘッド２Ｄのそれぞれは、領域Ｅ２において鉛直方向に沿って搬送される搬送対象に向かって、横方向について紡糸ヘッド２Ｃとは反対側から原料液を噴出する。複数の紡糸ヘッド２Ｃは、互いに対して鉛直方向に並んで配置され、複数の紡糸ヘッド２Ｄは、互いに対して鉛直方向に並んで配置される。

図２は、複数の紡糸ヘッド２のある１つから原料液を噴出する構成の一例を示す。なお、図２では、紡糸ヘッド２のある１つから原料液を噴出する構成が示されるが、他の紡糸ヘッド２からも、図２の紡糸ヘッド２と同様にして、原料液が噴出される。図２では、横方向の一方側から視た状態で紡糸ヘッド２が示され、横方向について原料液が噴出される側から視た状態で紡糸ヘッド２が示される。また、図２では、矢印Ｘ１及び矢印Ｘ２で示す方向が、紡糸装置１の奥行方向となる。

図２等に示すように、紡糸装置１は、原料液の供給部５及び電源６を備える。原料液の供給部５は、原料液の供給源、及び、供給源から紡糸ヘッド２のそれぞれへの原料液の供給経路を構成する。ある一例では、供給部５においてポンプ等の駆動部材を駆動することにより、タンク等に収納された原料液が、紡糸ヘッド２のそれぞれに供給される。また、供給部５には、紡糸ヘッド２のそれぞれへ供給される原料液の流量及び圧力等を制御可能な制御弁、及び、紡糸ヘッド２のそれぞれへの原料液の供給及び供給停止を切替え可能な切替え弁のいずれかが、設けられてもよい。

原料液は、高分子材料を溶媒に溶解したものである。原料液に含まれる高分子、及び、高分子を溶解させる溶媒は、搬送対象となる基材８の表面に堆積させる繊維の種類等に対応させて、適宜に決定される。高分子材料は、特に限定されるものではなく、形成する繊維の材質に対応させて適宜に変更可能である。高分子材料としては、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、ポリアミドイミド、ポリイミド等を用いることができる。原料液に用いられる溶媒は、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対応させて適宜に変更可能である。溶媒としては、例えば、水、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、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）及びジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）等を用いることができる。

紡糸ヘッド２のそれぞれは、ヘッド本体１１及び複数のノズル１２を備える。紡糸ヘッド２のそれぞれのヘッド本体１１は、長手軸Ｃを中心軸として有し、紡糸ヘッド２のそれぞれでは、長手軸Ｃに沿うヘッド本体１１の軸方向が規定される。紡糸ヘッド２のそれぞれは、ヘッド本体１１の軸方向が紡糸装置１の奥行方向と一致又は略一致する状態で、配置される。したがって、紡糸ヘッド２のそれぞれのヘッド本体１１の長手軸Ｃは、紡糸装置１の奥行方向に沿う。紡糸ヘッド２のそれぞれでは、ノズル１２のそれぞれは、ヘッド本体１１の外周面から外周側へ突出する。図１等の一例では、紡糸ヘッド２のそれぞれにおいて、ノズル１２のそれぞれは、紡糸装置１の横方向の一方側に向かって、ヘッド本体１１の外周面から突出する。また、紡糸ヘッド２のそれぞれでは、ヘッド本体１１の軸方向は、鉛直方向及びノズル１２のそれぞれの突出方向に対して、交差する（直交又は略直交する）。

電源６は、紡糸ヘッド２のそれぞれに、所定の極性の電圧を印加する。この際、互いに対して同一の極性の電圧が、複数の紡糸ヘッド２に印加される。紡糸ヘッド２のそれぞれでは、電源６によって前述のように電圧が印加され、供給部５によって原料液が供給されることにより、原料液が印加された電圧と同一の極性に帯電する。なお、電源６から紡糸ヘッド２に印加される電圧の極性は、プラスであってもよく、マイナスであってもよい。すなわち、紡糸ヘッド２のそれぞれでは、原料液は、プラスの極性に帯電されてもよく、マイナスの極性に帯電されてもよい。図２等の一例では、紡糸ヘッド２のそれぞれにおいて、ヘッド本体１１及び複数のノズル１２は、導電材料から形成され、ヘッド本体１１及びノズル１２に、所定の極性の電圧が印加される。そして、紡糸ヘッド２のそれぞれにおいて、供給された原料液が、ヘッド本体１１及びノズル１２と同一の極性に帯電される。また、図２等の一例では、電源６は、直流電源であり、紡糸ヘッド２のそれぞれでは、原料液は、プラスの極性に帯電される。

別のある一例では、紡糸ヘッド２のそれぞれにおいて、ノズル１２のみが導電材料から形成され、ヘッド本体１１は非導電材料から形成される。そして、紡糸ヘッド２のそれぞれにおいて、ノズル１２に所定の極性の電圧が印加され、供給された原料液が、ノズル１２と同一の極性に帯電される。また、別のある一例では、電源６等によって、紡糸ヘッド２のそれぞれへの原料液の供給源、及び、供給源と紡糸ヘッド２のそれぞれとの間の原料液の供給経路のいずれかに導電部が形成され、導電部に所定の極性の電圧が印加される。そして、電圧が印加された導電部と同一の極性に、原料液を帯電させる。この場合、所定の極性に帯電した原料液が、紡糸ヘッド２のそれぞれに供給される。

図２等の一例では、搬送路３において搬送される基材８は、導電材料から形成される。そして、搬送路３において搬送される基材８は、接地される。また、基材８を接地する代わりに、電源６又は電源６とは別の電源によって、紡糸ヘッド２のそれぞれとは反対の極性の電圧を基材８に印加してもよい。本実施形態では、前述のように、電源６による電圧の印加によって、紡糸ヘッド２のそれぞれに供給された原料液は、所定の極性に帯電する。このため、紡糸ヘッド２のそれぞれに供給された原料液と基材８との間に電位差が発生し、発生した電位差によって、紡糸ヘッド２のそれぞれのノズル１２から基材８に向かって、原料液が噴出される。

前述のように、図２等の一例では、電界紡糸法（電荷誘導紡糸法等とも称される）により、紡糸ヘッド２のそれぞれから基材８に向かって原料液が噴出され、基材８の表面に繊維の膜等が形成される。なお、電源６によって紡糸ヘッド２等に印加される電圧の大きさは、原料液における溶媒及び溶質の種類、原料液の溶媒の沸点及び蒸気圧曲線、原料液の濃度及び温度、ノズル１２の形状、及び、基材８とノズル１２との距離等に対応して、適宜設定される。また、紡糸ヘッド２のそれぞれのノズル１２からの原料液の噴出速度は、原料液の濃度、粘度及び温度、紡糸ヘッド２等に印加される電圧、及び、ノズル１２の形状等に対応する大きさになる。

また、図１等の一例では、基材８の両面に原料液が噴出されるが、ある一例では、搬送される基材８の片面のみに原料液が噴出されてもよい。この場合、基材８の片面のみに、繊維の膜等が形成される。また、ある一例では、搬送路３において、基材８の代わりに収集体が搬送対象として搬送されてもよい。この場合、搬送路３において鉛直方向に沿って収集体が搬送される領域に向かって、紡糸ヘッド２のそれぞれから原料液が噴出される。そして、収集体上に、繊維の膜等が形成される。また、紡糸ヘッド２のそれぞれからの原料液の噴出は、電界紡糸法以外の方法によって行われてもよい。ある一例では、ソリューションブロー法によって、紡糸ヘッド２のそれぞれから原料液が噴出される。この場合も、紡糸ヘッド２のそれぞれは、基材８等の搬送対象が延設方向に沿って搬送される領域に向かって、高分子材料を溶媒に溶解した原料液を噴出する。

制御部（コントローラ）４は、例えば、コンピュータ等である。制御部４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を含むプロセッサ又は集積回路（制御回路）、及び、メモリ等の記憶媒体を備える。制御部４は、集積回路等を１つのみ備えてもよく、集積回路等を複数備えてもよい。制御部４は、記憶媒体等に記憶されるプログラム等を実行することにより、処理を行う。制御部４は、紡糸ヘッド２のそれぞれへの原料液の供給、基材８等の搬送対象の搬送、及び、電源６からの電圧の印加等を制御する。

以下、紡糸ヘッド２のそれぞれの構成等について説明する。図３は、図２に示す紡糸ヘッド２を、ヘッド本体１１の軸方向（紡糸装置１の奥行方向）に対して直交又は略直交する断面で示す。なお、以下の説明では、紡糸ヘッド２のある１つについて説明するが、他の紡糸ヘッド２も、同様の構成となる。

図２及び図３等に示すように、紡糸ヘッド２は、前述のようにヘッド本体１１及び複数のノズル１２を備える。また、図２及び図３等の一例の紡糸ヘッド２では、複数のノズル１２として、複数のノズル１２Ａ及び複数のノズル１２Ｂが、設けられる。複数のノズル１２Ａは、ヘッド本体１１の長手軸Ｃの軸回り（ヘッド本体１１の周方向）について、互いに対して同一又は略同一の角度位置に配置され、複数のノズル１２Ｂは、ヘッド本体１１の長手軸Ｃの軸回りについて、互いに対して同一又は略同一の角度位置に配置され。このため、図２及び図３等の一例では、複数のノズル１２Ａは、ヘッド本体１１の軸方向に沿って配列され、ノズル列を形成する。そして、複数のノズル１２Ｂは、ヘッド本体１１の軸方向に沿って配列され、ノズル１２Ａとは別のノズル列を形成する。

複数のノズル１２Ｂは、長手軸Ｃの軸回りについて、ノズル１２Ａに対してずれて設けられる。ただし、図２及び図３等の一例では、長手軸Ｃの軸回りについてのノズル１２Ａに対するノズル１２Ｂのずれは、１２０°以下である。そして、紡糸ヘッド２では、ノズル１２Ｂは、紡糸装置１の横方向について、ノズル１２Ａが突出する側へ、ヘッド本体１１の外周面から突出する。また、図２及び図３等の一例では、ヘッド本体１１の外周面において、ノズル１２Ａ，１２Ｂは、ジグザグ状に配置される。そして、ノズル１２Ａ及びノズル１２Ｂは、ヘッド本体１１の軸方向について、交互に配置される。このため、ヘッド本体１１の軸方向（長手軸Ｃに沿う方向）について隣り合うノズル１２Ａの間には、ノズル１２Ｂの対応する１つが、配置される。

紡糸ヘッド２では、ヘッド本体１１の内部に、前述の原料液を収納可能な収納空洞１３が形成される。ヘッド本体１１では、軸方向に沿って収納空洞１３が形成され、空洞周面１５によって囲まれた空間部分が、収納空洞１３として規定される。図３等の一例では、収納空洞１３の中心軸は、ヘッド本体１１の長手軸（中心軸）Ｃと同軸又は略同軸となる。また、図３等の一例では、収納空洞１３の空洞周面１５は、収納空洞１３の周方向の全周に渡って、ヘッド本体１１から形成される。紡糸ヘッド２では、供給部５から供給された原料液が、収納空洞１３に流入する。

ノズル１２のそれぞれには、ヘッド本体１１からの突出端に、噴出口１６が形成される。そして、紡糸ヘッド２では、ノズル１２と同一の数の流路１７が形成され、ノズル１２のそれぞれに対応して１つずつ流路１７が設けられる。紡糸ヘッド２では、流路１７のそれぞれは、収納空洞１３に接続される。そして、流路１７のそれぞれは、収納空洞１３への接続部１８から噴出口１６の対応する１つまで、ノズル１２の対応する１つの内部を通って延設される。

以下、ノズル１２Ａに関連する要素については、噴出口１６Ａ及び流路１７Ａ等のように、番号等の後にＡを付した参照符号で示す。そして、ノズル１２Ｂに関連する要素については、噴出口１６Ｂ及び流路１７Ｂ等のように、番号等の後にＢを付した参照符号で示す。図２及び図３等の一例では、流路１７Ｂのそれぞれにおいて、収納空洞１３への接続部１８Ｂに対して鉛直下側（矢印Ｚ２側）に、噴出口１６Ｂが位置する。そして、流路１７Ｂのそれぞれは、仮想上の水平面Ｈに対して傾斜し、例えば、噴出口１６Ｂに近づくほど鉛直下側に向かう状態に、水平面Ｈに対して傾斜する。したがって、流路１７Ｂのそれぞれでは、横方向についてノズル１２Ｂの対応する１つの突出端に近づくほど、鉛直下側に位置する。

一方、流路１７Ａのそれぞれでは、収納空洞１３への接続部１８Ａに対して鉛直上側（矢印Ｚ１側）に、噴出口１６Ａが位置する。そして、流路１７Ａのそれぞれは、少なくともその一部が、仮想上の水平面Ｈに対して傾斜し、例えば、噴出口１６Ａに近づくほど鉛直上側に向かう状態に、水平面Ｈに対して傾斜する。したがって、流路１７Ａのそれぞれでは、横方向についてノズル１２Ａの対応する１つの突出端に近づくほど、鉛直上側に位置する。なお、図３では、流路１７Ａのある１つを通る断面が、示される。また、図３は、流路１７Ａのそれぞれの全体が水平面Ｈに対して傾斜する一例を示しているが、前述の通り、流路１７Ａのそれぞれは、少なくともその一部に水平面Ｈに対して傾斜する部分を有するように設けられる。

ここで、流路１７Ａのそれぞれの中心軸として、流路軸ＰＡを規定し、流路１７Ｂのそれぞれの中心軸として、流路軸ＰＢを規定する。流路１７Ａのそれぞれの流路軸ＰＡは、ノズル１２Ａの対応する１つの中心軸と同軸又は略同軸になり、流路１７Ｂのそれぞれの流路軸ＰＢは、ノズル１２Ｂの対応する１つの中心軸と同軸又は略同軸になる。図２及び図３等の一例では、流路１７Ａのそれぞれの流路軸ＰＡが水平面Ｈに対して成す鋭角θＡは、１５°以上６０°以下となる。そして、流路１７Ｂのそれぞれの流路軸ＰＢが水平面Ｈに対して成す鋭角θＢは、１５°以上６０°以下となる。このため、図２及び図３等の一例では、長手軸Ｃの軸回りについてのノズル１２Ａに対するノズル１２Ｂのずれは、３０°以上かつ１２０°以下の角度範囲となる。

また、紡糸ヘッド２では、流路周面２１の対応する１つによって囲まれた空間部分が、流路１７Ａのそれぞれとして規定される。図３等の一例では、流路１７Ａのそれぞれにおいて、流路周面２１は、収納空洞１３への接続部１８Ａから噴出口１６Ａまでの全体又は略全体に渡って、ノズル１２Ａの対応する１つから形成される。ただし、流路１７Ａのそれぞれでは、流路周面２１の一部が、ヘッド本体１１から形成されてもよい。この場合、流路１７Ａのそれぞれの流路周面２１は、ノズル１２Ａの対応する１つ及びヘッド本体１１から形成される。

図４は、図３に示す断面において、ある１つのノズル１２Ａ及びその近傍を拡大して示す。図３及び図４等に示すように、収納空洞１３の空洞周面１５は、鉛直上側から収納空洞１３に隣接する空洞上面２２を備える。また、流路周面２１のそれぞれは、流路１７Ａの対応する１つに鉛直上側から隣接する流路上面２３を備える。図３及び図４の一例では、空洞上面２２は、ヘッド本体１１から形成され、流路上面２３は、ノズル１２Ａの対応する１つから形成される。また、流路１７Ａのそれぞれでは、流路軸ＰＡは、収納空洞１３への接続部１８Ａから噴出口１６Ａまでの全体に渡って、流路上面２３に対して鉛直下側を通って延設される。

流路１７Ａのそれぞれでは、収納空洞１３への接続部１８Ａの上端Ｕ１が、流路上面２３によって形成される。そして、流路１７Ａのそれぞれでは、流路上面２３の下端が、接続部１８Ａの上端Ｕ１として規定される。また、収納空洞１３の上端Ｕ２は、空洞上面２２によって形成される。本実施形態では、流路１７Ａのそれぞれの接続部１８Ａの上端Ｕ１は、収納空洞１３の上端Ｕ２に対して、同一の高さ、又は、鉛直上側に位置する。このため、収納空洞１３の上端Ｕ２を通る仮想上の水平面Ｔαを規定すると、流路１７Ａのそれぞれの接続部１８Ａの上端Ｕ１は、水平面Ｔα上、又は、水平面Ｔαより鉛直上側に位置する。したがって、ヘッド本体１１の内部では、流路１７Ａのそれぞれの接続部１８Ａの上端Ｕ１に対して鉛直上側の領域に、収納空洞１３によって形成される空間は、存在しない。

また、ある一例では、ヘッド本体１１の軸方向について流路１７Ａのそれぞれの接続部１８Ａが形成される範囲において、ヘッド本体１１の軸方向に直交する断面での収納空洞１３の断面形状は、均一又は略均一になる。この場合、ヘッド本体１１の軸方向について流路１７Ａのそれぞれの接続部１８Ａが形成される範囲において、ヘッド本体１１の軸方向に直交する断面での紡糸ヘッド２の断面形状は、例えば、図３に示す断面形状で均一又は略均一になる。また、本実施形態では、流路１７Ａのそれぞれの接続部１８Ａの上端Ｕ１は、収納空洞１３の上端Ｕ２に対して前述のような位置関係になるため、流路１７Ａのそれぞれの流路上面２３は、空洞上面２２のいずれの部位よりも、鉛直上側に位置する。

図３及び図４等の一例では、流路１７Ａのそれぞれにおいて、流路軸ＰＡに直交する断面での流路断面積は、接続部１８Ａから噴出口１６Ａまで、均一又は均一になる。したがって、流路１７Ａのそれぞれでは、接続部１８Ａと噴出口１６Ａの間において、流路断面積が変化しない又はほとんど変化しない。

また、図３及び図４等の一例では、流路１７Ａのそれぞれの流路上面２３において、接続部１８Ａと噴出口１６Ａの間の全体が、噴出口１６Ａに近づくほど鉛直上側に向かう状態に、水平面に対して傾斜する。すなわち、流路１７Ａのそれぞれの流路上面２３は、噴出口１６Ａに近づくほど鉛直上側に向かう状態に水平面に対して傾斜する傾斜部分のみから、形成される。前述のように流路１７Ａのそれぞれの流路上面２３が形成されるため、流路１７Ａのそれぞれでは、流路上面２３は、横方向について噴出口１６Ａ（ノズル１２Ａの突出端）に近づくほど鉛直上側に位置する状態に、延設される。そして、流路１７Ａのそれぞれの流路上面２３では、噴出口１６Ａに近づくほど鉛直下側に向かう部分は、存在しない。

本実施形態では、搬送路３において基材８等が鉛直方向に沿って搬送される領域に向かって、紡糸ヘッド２のそれぞれから原料液を噴出する。このため、容易な構成で、基材８等の両面に、繊維の膜等を形成可能となる。また、鉛直方向に沿って基材８が搬送される領域に原料液が噴出されるため、搬送路３において紡糸ヘッド２から原料液が噴出される領域を拡大しても、横方向等の水平面に沿う方向についての紡糸装置１の寸法が、大きくならない。

また、本実施形態では、紡糸ヘッド２のそれぞれにおいて、流路１７Ａのそれぞれは、ノズル１２Ａの対応する１つを通って延設され、流路１７Ａのそれぞれは、噴出口１６Ａが収納空洞１３への接続部１８Ａに対して鉛直上側に位置する状態で、水平面（例えばＨ）に対して傾斜する。そして、紡糸ヘッド２のそれぞれでは、流路１７Ａのそれぞれの収納空洞１３への接続部１８Ａの上端Ｕ１は、収納空洞１３の上端Ｕ２に対して、同一の高さ、又は、鉛直上側に位置する。このため、紡糸ヘッド２のそれぞれでは、ヘッド本体１１の内部において、流路１７Ａのそれぞれの接続部１８Ａの上端Ｕ１に対して鉛直上側の領域に、収納空洞１３によって形成される空間は、存在しない。これにより、紡糸ヘッド２のそれぞれでは、原料液等と一緒に収納空洞１３に流入した空気の収納空洞１３での残留が、適切に防止される。

前述のようにして、本実施形態では、噴出口１６Ａ（ノズル１２Ａの突出端）が収納空洞１３への接続部１８Ａに対して鉛直上側に位置する状態に水平面に対して流路１７Ａが傾斜する紡糸ヘッド２において、ヘッド本体１１の内部の収納空洞１３での空気の残留が、適切に防止される。紡糸ヘッド２のそれぞれでは、収納空洞１３への空気の残留が防止されることにより、原料液の噴出への残留した空気の影響が、適切に抑制される。例えば、収納空洞１３への空気の残留が防止されることにより、原料液の噴出の開始時から噴出される原料液の噴出圧力が安定するまでの時間が、短くなる。また、収納空洞１３への空気の残留が防止されることにより、噴出される原料液での気泡の発生等が、有効に抑制される。

また、本実施形態では、流路１７Ａのそれぞれにおいて、流路上面２３は、噴出口１６Ａに近づくほど鉛直上側に向かう状態に水平面に対して傾斜する傾斜部分のみから、形成される。このため、流路１７Ａのそれぞれの流路上面２３では、噴出口１６Ａに近づくほど鉛直下側に向かう部分は、存在しない。したがって、本実施形態では、収納空洞１３への空気の残留に加えて、流路１７Ａのそれぞれへの空気の残留も、適切に防止される。流路１７Ａのそれぞれにおいて空気の残留が防止されることにより、流路１７Ａのそれぞれの噴出口１６Ａから、さらに安定して原料液が噴出される。

また、ある一例では、ヘッド本体１１の軸方向に直交する断面での収納空洞１３の断面形状は、ヘッド本体１１の軸方向について流路１７Ａのそれぞれの接続部１８Ａが形成される範囲において、均一又は略均一になる。これにより、流路１７Ａのそれぞれの接続部１８Ａの上端Ｕ１を、収納空洞１３の上端Ｕ２に対して、同一の高さ、又は、鉛直上側に位置させる構成を、容易に実現可能となる。

また、本実施形態では、流路１７Ａのそれぞれの流路軸ＰＡが水平面Ｈに対して成す鋭角θＡ、及び、流路１７Ｂのそれぞれの流路軸ＰＢが水平面Ｈに対して成す鋭角θＢのそれぞれは、１５°以上となる。このため、電界紡糸法によって噴出口１６のそれぞれから原料液を噴出する構成等では、ノズル１２のそれぞれに電圧が印加された状態におけるノズル１２Ａ，１２Ｂの間での電場の干渉が、有効に防止される。これにより、噴出口１６のそれぞれ（ノズル１２のそれぞれの突出端）及びそれらの近傍における電界強度の低下が、有効に防止される。

また、本実施形態では、前述の鋭角θＡ，θＢのそれぞれは、６０°以下となる。このため、図１等のように複数の紡糸ヘッド２が鉛直方向に並んで配置される構成において、鉛直方向について隣り合う紡糸ヘッド２の間隔を大きくすることなく、鉛直方向について隣り合う紡糸ヘッド２から噴出された原料液の互いに対する干渉が、防止される。また、鉛直方向について隣り合う紡糸ヘッド２の間隔が大きくならないため、図１等のように複数の紡糸ヘッド２が鉛直方向に並んで配置される紡糸装置１において、鉛直方向に沿った紡糸装置１の寸法が、大きくならない。

（変形例）
図５に示す第１の変形例では、紡糸ヘッド２の流路１７Ａのそれぞれにおいて、流路断面積は、接続部１８Ａから噴出口１６Ａまでのいずれかの領域で、変化する。本変形例では、流路１７Ａのそれぞれに、流路延設部２５，２６及び流路断面変化部２７が形成される。また、本変形例では、流路１７Ａのそれぞれにおいて、流路周面２１の一部が、ヘッド本体１１から形成され、流路上面２３の一部が、ヘッド本体１１から形成される。

流路１７Ａのそれぞれでは、流路延設部（第１の流路延設部）２６が、収納空洞１３に接続され、流路延設部２６が、収納空洞１３との接続部１８Ａを形成する。また、流路１７Ａのそれぞれでは、流路延設部（第２の流路延設部）２５は、流路延設部２６に対して噴出口１６Ａに近い位置に設けられる。本変形例では、流路１７Ａのそれぞれにおいて、流路延設部２５は、噴出口１６Ａまで延設される。流路１７Ａのそれぞれでは、流路軸ＰＡ（図３参照）に直交する断面での流路断面積は、流路延設部２５の延設範囲において、均一又は均一になり、流路延設部２６の延設範囲において、均一又は略均一になる。ただし、流路１７Ａのそれぞれでは、流路延設部（第２の流路延設部）２５での流路断面積は、流路延設部（第１の流路延設部）２６の流路断面積に比べて、小さい。

また、流路１７Ａのそれぞれでは、流路延設部２５，２６の間に流路断面変化部２７が形成される。そして、流路１７Ａのそれぞれでは、流路延設部２５において収納空洞１３が位置する側の端が、流路断面変化部２７に接続され、流路延設部２６において噴出口１６Ａが位置する側の端が、流路断面変化部２７に接続される。流路１７Ａのそれぞれでは、流路断面変化部２７において、流路延設部２５に向かって流路断面積が減少する。したがって、本変形例では、流路１７Ａのそれぞれに、噴出口１６Ａが位置する側へ向かって流路断面積が減少する領域として、流路断面変化部２７が形成される。

本変形例でも、流路１７Ａのそれぞれの接続部１８Ａの上端Ｕ１は、収納空洞１３の上端Ｕ２に対して、同一の高さ、又は、鉛直上側に位置する。このため、本変形例でも、前述の実施形態等と同様に、紡糸ヘッド２のそれぞれにおいて、収納空洞１３での空気の残留が、適切に防止される。

また、本変形例では、流路１７Ａのそれぞれにおいて、流路上面２３に、水平に延設される水平部分２８が形成される。図５等の一例では、流路１７Ａのそれぞれにおいて、水平部分２８は、鉛直上側から流路断面変化部２７に隣接する。また、流路１７Ａのそれぞれでは、流路上面２３において水平部分２８以外の部位の全体が、噴出口１６Ａに近づくほど鉛直上側に向かう状態に、水平面に対して傾斜する。前述のように流路１７Ａが形成されるため、本変形例では、流路１７Ａのそれぞれの流路上面２３は、噴出口１６Ａに近づくほど鉛直上側に向かう状態に水平面に対して傾斜する傾斜部分、及び、水平に延設される水平部分２８のみから、形成される。このため、本変形例でも、流路１７Ａのそれぞれの流路上面２３において、噴出口１６Ａに近づくほど鉛直下側に向かう部分は、存在しない。したがって、本変形例でも、収納空洞１３への空気の残留に加えて、流路１７Ａのそれぞれへの空気の残留も、適切に防止される。

また、本変形例では、流路１７Ａのそれぞれにおいて、流路延設部２５の流路断面変化部２７への接続部の上端Ｕ３が、流路上面２３によって形成される。流路１７Ａのそれぞれでは、流路上面２３において流路延設部２５と流路断面変化部２７との境界位置に、流路延設部２５の流路断面変化部２７への接続部の上端Ｕ３が、位置する。また、流路１７Ａのそれぞれでは、流路断面変化部２７の上端Ｕ４、及び、流路延設部２６の上端Ｕ５が、流路上面２３によって形成される。図５等の一例では、流路１７Ａのそれぞれにおいて、流路上面２３の水平部分２８に、流路断面変化部２７の上端Ｕ４が位置する。そして、流路１７Ａのそれぞれでは、流路上面２３において流路延設部２６と流路断面変化部２７との境界位置に、流路延設部２６の上端Ｕ５が位置する。

流路１７Ａのそれぞれでは、流路断面変化部２７への流路延設部２５の接続部の上端Ｕ３は、流路断面変化部２７の上端Ｕ４、及び、流路延設部２６の上端Ｕ５のそれぞれに対して、同一の高さ、又は、前記鉛直上側に位置する。このため、流路１７Ａのそれぞれにおいて、上端Ｕ３を通る仮想上の水平面Ｔβを規定すると、流路１７Ａのそれぞれでは、上端Ｕ４，Ｕ５のそれぞれは、水平面Ｔβ上、又は、水平面Ｔβより鉛直下側に位置する。図５等の一例では、流路１７Ａのそれぞれにおいて、流路断面変化部２７への流路延設部２５の接続部の上端Ｕ３は、流路断面変化部２７の上端Ｕ４と同一の高さとなる。そして、流路１７Ａのそれぞれでは、流路断面変化部２７への流路延設部２５の接続部の上端Ｕ３は、流路延設部２６の上端Ｕ５に対して、鉛直上側に位置する。

前述のように流路延設部２５，２６及び流路断面変化部２７が形成されるため、流路１７Ａそれぞれでは、噴出口１６Ａが位置する側に向かって流路断面積が減少する流路断面変化部２７が形成されても、流路上面２３を、前述の水平部分２８及び傾斜部分のみから形成可能となる。すなわち、流路１７Ａのそれぞれでは、流路断面変化部２７が形成されても、噴出口１６Ａに近づくほど鉛直下側に向かう部分が流路上面２３において存在しない構成を、適切に実現可能となる。

図６に示す第２の変形例では、紡糸ヘッド２において、ヘッド本体１１の内部にヘッド本体１１とは別体の部材３１が、詰められる。そして、ヘッド本体１１の内部では、ヘッド本体１１及び部材３１によって、前述の収納空洞１３が形成される。本変形例では、空洞周面１５の一部が、部材３１から形成される。また、部材３１は、鉛直上側から収納空洞１３に隣接し、空洞上面２２を形成する。本変形例でも、収納空洞１３の上端Ｕ２は、空洞上面２２によって形成される。そして、本変形例でも、流路１７Ａのそれぞれの収納空洞１３への接続部１８Ａの上端Ｕ１は、収納空洞１３の上端Ｕ２に対して、同一の高さ、又は、鉛直上側に位置する。

図７に示す第３の変形例では、紡糸ヘッド２において、収納空洞１３の中心軸は、ヘッド本体１１の長手軸（中心軸）Ｃに対してずれて位置する。ただし、本変形例でも、収納空洞１３は、ヘッド本体１１の軸方向に沿って形成される。また、本変形例でも、収納空洞１３の上端Ｕ２は、空洞上面２２によって形成される。そして、本変形例でも、流路１７Ａのそれぞれの収納空洞１３への接続部１８Ａの上端Ｕ１は、収納空洞１３の上端Ｕ２に対して、同一の高さ、又は、鉛直上側に位置する。

前述したいずれの変形例においても、流路１７Ａのそれぞれの収納空洞１３への接続部１８Ａの上端Ｕ１は、収納空洞１３の上端Ｕ２に対して、同一の高さ、又は、鉛直上側に位置する。これにより、第１の実施形態等と同様に、紡糸ヘッド２において、収納空洞１３での空気の残留が、適切に防止される。

また、ある変形例では、紡糸ヘッド２のそれぞれに、ノズル１２Ｂが設けられず、流路１７Ｂが形成されなくてもよい。また、紡糸ヘッド２のそれぞれに設けられるノズル１２Ａの数は、１つ以上であればよく、紡糸ヘッド２のそれぞれでは、１つ以上の流路１７Ａが形成されていればよい。ただし、いずれの場合も、流路１７Ａは、噴出口１６Ａが収納空洞１３への接続部１８Ａに対して鉛直上側に位置する状態で、水平面に対して傾斜する。そして、収納空洞１３への流路１７Ａの接続部１８Ａの上端Ｕ１は、収納空洞１３の上端Ｕ２に対して、同一の高さ、又は、鉛直上側に位置する。これにより、前述の実施形態等と同様に、紡糸ヘッド２において、収納空洞１３での空気の残留が、適切に防止される。

これらの少なくとも一つの実施形態又は実施例によれば、紡糸ヘッドにおいて、噴出口が収納空洞への接続部に対して鉛直上側に位置するとともに、流路の少なくとも一部が水平面に対して傾斜する。そして、収納空洞への流路の接続部の上端は、収納空洞の上端に対して、同一の高さ、又は、前記鉛直上側に位置する。これにより、噴出口が収納空洞への接続部に対して鉛直上側に位置する状態に水平面に対して流路が傾斜しても、収納空洞での空気の残留が適切に防止され、安定した紡糸を可能とする紡糸ヘッド、及び、その紡糸ヘッドを備える紡糸装置を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許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。
以下、付記を記載する。
［１］搬送路において鉛直方向に沿って搬送対象が搬送される領域に向かって原料液を噴出する紡糸ヘッドであって、
前記原料液を収納可能な収納空洞が内部に形成されるヘッド本体と、
前記ヘッド本体の外周面から突出し、前記原料液を噴出可能な噴出口が前記ヘッド本体からの突出端に形成されるノズルであって、前記収納空洞に接続される流路が内部を通って前記噴出口まで延設されるノズルと、
を具備し、
前記噴出口は前記収納空洞への接続部に対して鉛直上側に位置するとともに、前記流路は少なくともその一部が水平面に対して傾斜し、
前記収納空洞への前記流路の前記接続部の上端は、前記収納空洞の上端に対して、同一の高さ、又は、前記鉛直上側に位置する、
紡糸ヘッド。
［２］前記流路の流路周面は、前記鉛直上側から前記流路に隣接する流路上面を備え、
前記流路上面は、前記噴出口に近づくほど前記鉛直上側に向かう状態に前記水平面に対して傾斜する傾斜部分のみから形成される、又は、前記傾斜部分及び水平に延設される水平部分のみから形成される、
［１］の紡糸ヘッド。
［３］前記流路には、
第１の流路延設部、
前記第１の流路延設部に対して前記噴出口に近い位置に設けられ、前記第１の流路延設部に比べて流路断面積が小さい第２の流路延設部、及び、
前記第１の流路延設部と前記第２の流路延設部との間に設けられ、前記第１の流路延設部から前記第２の流路延設部に向かって前記流路断面積が減少する流路断面変化部、 が形成され、
前記流路断面変化部への前記第２の流路延設部の接続部の上端は、前記流路断面変化部及び前記第１の流路延設部のそれぞれの上端に対して、同一の高さ、又は、前記鉛直上側に位置する、
［１］又は［２］の紡糸ヘッド。
［４］前記ヘッド本体の軸方向は、前記鉛直方向及び前記ノズルの突出方向の両方に対して交差し、
前記ヘッド本体の前記軸方向に直交する断面での前記収納空洞の断面形状は、前記ヘッド本体の前記軸方向について前記収納空洞への前記流路の前記接続部が形成される範囲において、均一になる、
［１］乃至［３］のいずれか１つの紡糸ヘッド。
［５］［１］乃至［４］のいずれか１つの紡糸ヘッドと、
前記紡糸ヘッドの前記ノズルから前記原料液が噴出される領域において、前記搬送対象が前記鉛直方向に沿って搬送される前記搬送路と、
を具備する、紡糸装置。

１…紡糸装置、２…紡糸ヘッド、３…搬送路、１１…ヘッド本体、１２（１２Ａ，１２Ｂ）…ノズル、１３…収納空洞、１６（１６Ａ，１６Ｂ）…噴出口、１７（１７Ａ，１７Ｂ）…流路、１８（１８Ａ，１８Ｂ）…接続部、２２…空洞上面、２３…流路上面、２５，２６…流路延設部、２７…流路断面変化部、Ｕ１～Ｕ５…上端。

Claims (5)

1. 搬送路において鉛直方向に沿って搬送対象が搬送される領域に向かって原料液を噴出する紡糸ヘッドであって、
   前記原料液を収納可能な収納空洞が内部に形成されるヘッド本体と、
   前記ヘッド本体の外周面から突出し、前記原料液を噴出可能な噴出口が前記ヘッド本体からの突出端に形成されるノズルであって、前記収納空洞に接続される流路が内部を通って前記噴出口まで延設されるノズルと、
   を具備し、
   前記噴出口は前記収納空洞への接続部に対して鉛直上側に位置するとともに、前記流路は少なくともその一部が水平面に対して傾斜し、
   前記収納空洞への前記流路の前記接続部の上端は、前記収納空洞の上端に対して、同一の高さ、又は、前記鉛直上側に位置し、
   前記接続部では、前記収納空洞の断面積に対して前記流路の流路断面積が減少し、
   前記接続部の前記上端は、前記収納空洞の前記上端を通る水平な仮想面上、又は、前記仮想面より鉛直上側に位置する、
   紡糸ヘッド。
2. 前記流路の流路周面は、前記鉛直上側から前記流路に隣接する流路上面を備え、
   前記流路上面は、前記噴出口に近づくほど前記鉛直上側に向かう状態に前記水平面に対して傾斜する傾斜部分のみから形成される、又は、前記傾斜部分及び水平に延設される水平部分のみから形成される、
   請求項１の紡糸ヘッド。
3. 前記流路には、
   第１の流路延設部、
   前記第１の流路延設部に対して前記噴出口に近い位置に設けられ、前記第１の流路延設部に比べて前記流路断面積が小さい第２の流路延設部、及び、
   前記第１の流路延設部と前記第２の流路延設部との間に設けられ、前記第１の流路延設部から前記第２の流路延設部に向かって前記流路断面積が減少する流路断面変化部、
   が形成され、
   前記流路断面変化部への前記第２の流路延設部の接続部の上端は、前記流路断面変化部及び前記第１の流路延設部のそれぞれの上端に対して、同一の高さ、又は、前記鉛直上側に位置する、
   請求項１又は２の紡糸ヘッド。
4. 前記ヘッド本体の軸方向は、前記鉛直方向及び前記ノズルの突出方向の両方に対して交差し、
   前記ヘッド本体の前記軸方向に直交する断面での前記収納空洞の断面形状は、前記ヘッド本体の前記軸方向について前記収納空洞への前記流路の前記接続部が形成される範囲において、均一になる、
   請求項１乃至３のいずれか１項の紡糸ヘッド。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項の紡糸ヘッドと、
   前記紡糸ヘッドの前記ノズルから前記原料液が噴出される領域において、前記搬送対象が前記鉛直方向に沿って搬送される前記搬送路と、
   を具備する、紡糸装置。