(57)【要約】【課題】  電気式圧力計を用いて、液体の消費状態及び／又は供給状態を管理することができる、気体が漏れ難く、液体の供給作業を再開しても圧力を監視できる液体供給装置を提供すること。【解決手段】  本発明の液体供給装置は、液体貯蔵装置、液体消費装置、前記液体貯蔵装置と前記液体消費装置とを接続し、前記液体を液体消費装置に供給することのできる消費装置路、電気式圧力計、及び前記消費装置路と前記電気式圧力計とを接続する密閉空間からなり、気体が存在することによって、前記電気式圧力計と前記液体とが隔離された状態とすることができる圧力計路とを備えた液体供給装置であり、前記圧力計路は、中空柱状部、中空柱状部空間を二分するとともに中空柱状部の内壁に沿って摺動可能な分離部材、前記分離部材よりも電気式圧力計側に位置し、前記分離部材の電気式圧力計側への摺動を不可能とする停止部材とを備えている。静電紡糸装置に好適に使用できる。【選択図】        図１
2010018891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望液体を貯蔵する液体貯蔵装置、前記液体を消費する液体消費装置、前記液体貯蔵装置と前記液体消費装置とを接続し、前記液体を液体消費装置に供給することのできる消費装置路、電気式圧力計、及び前記消費装置路と前記電気式圧力計とを接続する密閉空間からなり、気体が存在することによって、前記電気式圧力計と前記液体とが隔離された状態とすることができる圧力計路とを備えた液体供給装置であり、前記圧力計路は、中空柱状部、中空柱状部空間を二分するとともに中空柱状部の内壁に沿って摺動可能な分離部材、前記分離部材よりも電気式圧力計側に位置し、前記分離部材の電気式圧力計側への摺動を不可能とする停止部材とを備えていることを特徴とする、液体供給装置。
【請求項２】
液体貯蔵装置が紡糸原液貯蔵装置であり、液体消費装置が気体中へ前記紡糸原液を供給できる装置であり、しかも前記紡糸原液に対して電圧を印加できる電圧印加装置を更に備えていることを特徴とする、請求項１に記載の液体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体供給装置に関する。より具体的には、電気式圧力計を損傷しやすい液体であっても、液体の供給状態を監視しながら液体を供給することのできる液体供給装置に関する。特に、静電紡糸装置における紡糸原液の紡糸装置への供給状態を監視しながら紡糸原液を供給することのできる液体供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
不織布を構成する繊維の繊維径が小さいと、分離性能、液体保持性能、払拭性能、隠蔽性能、絶縁性能、或いは柔軟性など、様々な性能に優れているため、不織布を構成する繊維の繊維径を小さくするのが好ましい。このような繊維径の小さい繊維からなる不織布の製造方法として、紡糸原液を紡糸空間へ供給するとともに、供給した紡糸原液に電界を作用させて紡糸原液を繊維化し、延伸して繊維径の小さい繊維とした後に直接捕集して不織布とする、いわゆる静電紡糸法が知られている。
【０００３】
このような静電紡糸法により不織布を製造できる装置として、例えば、「ポリマー配合物を静電加工する装置であって、ポリマー配合物を含む静電加工材料を連続的に噴出するよう動作可能な投入ステージと、前記投入ステージから間隔を置いて配置された集積ステージと、前記投入ステージから噴出された前記静電加工材料を前記集積ステージ上に堆積させる電場を発生するよう動作可能な電源装置と、前記集積ステージから前記静電加工材料を連続的に取り出すように配置された取出デバイスを含むピックアップステージと、を備える装置」が提案されている（特許文献１）。この投入ステージにおいて、ポリマー配合物は供給源から投入デバイスの流路に供給され、供給源と流路との間に少なくとも１つのポンプを備えているのが好ましいことを開示している。
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５２４７３９号公報（請求項１、段落番号００１９、００２０など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような静電紡糸法により不織布を製造する際の管理方法として、紡糸原液の流路（例えば、供給管）における圧力を管理することによって、紡糸状態を管理する方法が考えられた。つまり、流路における内圧が上昇した場合には、ノズルなどの紡糸原液供給部が詰り、紡糸原液供給部からの紡糸原液の供給量が少なくなった、或いは、紡糸原液供給部（例えば、ノズル）を複数有する場合には、各紡糸原液供給部からの紡糸原液の供給量に差が生じ、結果として繊維径のバラツキが生じていると考えられるため、直ぐにその対応を取ることができる。他方で、流路における内圧が下降した場合には、ノズルなどの紡糸原液供給部と流路との接続が不十分で、紡糸原液が漏出していることが疑われるため、直ぐにその対応を取ることができる。そのため、実際の生産においては、紡糸原液の流路における圧力を管理することによって、紡糸状態を管理するのが望ましい。
【０００６】
そのため、本発明者らは実際に紡糸原液の流路における圧力を計測できるように、電気式圧力計を設置した。ところが、前述の通り、静電紡糸法は紡糸原液に電界を作用させるために、紡糸原液に電圧を印加しているため、その電圧によって絶縁破壊を生じてしまい、電気式圧力計を破損するため、設置することができなかった。
【０００７】
そこで、本発明者らはアナログ式圧力計を設置したが、異常を速やかに察知するためには、常時オペレーターが圧力を監視する必要があり、オペレーターの負担が大きく、一定時間毎に圧力を監視すると異常の察知が遅くなる、という問題があった。
【０００８】
このような問題は、静電紡糸法に限らず、電気式圧力計を腐食しやすい液体の場合、或いは電気的刺激によって爆発しやすく、防爆が必要な液体の場合にも同様の問題が生じる可能性があった。
【０００９】
このような問題点に鑑み、本願出願人は「所望液体を貯蔵する液体貯蔵装置、前記液体を消費する液体消費装置、前記液体貯蔵装置と前記液体消費装置とを接続し、前記液体を液体消費装置に供給することのできる消費装置路、電気式圧力計、及び前記消費装置路と前記電気式圧力計とを接続する密閉空間からなり、気体が存在することによって、前記電気式圧力計と前記液体とが隔離された状態とすることができる圧力計路、とを備えていることを特徴とする、液体供給装置」を提案した。この液体供給装置は消費装置路と電気式圧力計とを接続する密閉空間からなり、気体が存在することによって、電気式圧力計と液体とが隔離された状態とすることができる圧力計路を備えているため、電気式圧力計によって消費装置路内における圧力を測定でき、圧力に異常が生じた場合に、直ぐにオペレータに通報し、速やかに対策を取ることができるものであった。
【００１０】
本願出願人は実際にこのような液体供給装置を使用する場合、図３（ａ）に示すように、液面位置センサー７を設置するとともに、液面位置センサー７に連動して液体の移動を止めることのできる弁８を設置し、自動的に液体の電気式圧力計への到達を防止するようにした。また、圧力計路として、コイル状チューブ６を使用した。この液体供給装置によれば、液体の消費状態及び／又は供給状態を管理することができたが、液面位置センサー７及び弁８を設置するためには圧力計路との接続箇所が多くなるため、各接続箇所から気体Ｇが漏れやすくなるという問題があった。更には、一旦、液体の供給作業が終了した後に液体の供給を止めると、圧力計路における液体Ｌが消費装置路側に移動するが、移動する際に気体Ｇ１、Ｇ２が介在し、液体Ｌ１、Ｌ２が不連続的に残ってしまう（図３（ｂ）参照）ため、再度液体Ｌの供給作業を行った場合に、直ぐに液体Ｌ２が液面位置センサー７まで到達してしまい、弁が作動してしまうため、圧力を監視できないという問題もあった。
【００１１】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、電気式圧力計を用いて、液体の消費状態及び／又は供給状態を管理することができる、気体が漏れ難く、液体の供給作業を再開しても圧力を監視できる液体供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１にかかる発明は、「所望液体を貯蔵する液体貯蔵装置、前記液体を消費する液体消費装置、前記液体貯蔵装置と前記液体消費装置とを接続し、前記液体を液体消費装置に供給することのできる消費装置路、電気式圧力計、及び前記消費装置路と前記電気式圧力計とを接続する密閉空間からなり、気体が存在することによって、前記電気式圧力計と前記液体とが隔離された状態とすることができる圧力計路とを備えた液体供給装置であり、前記圧力計路は、中空柱状部、中空柱状部空間を二分するとともに中空柱状部の内壁に沿って摺動可能な分離部材、前記分離部材よりも電気式圧力計側に位置し、前記分離部材の電気式圧力計側への摺動を不可能とする停止部材とを備えていることを特徴とする、液体供給装置」である。
【００１３】
本発明の請求項２にかかる発明は、「液体貯蔵装置が紡糸原液貯蔵装置であり、液体消費装置が気体中へ前記紡糸原液を供給できる装置であり、しかも前記紡糸原液に対して電圧を印加できる電圧印加装置を更に備えていることを特徴とする、請求項１に記載の液体供給装置」である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１にかかる発明は、消費装置路と電気式圧力計とを接続する密閉空間からなり、気体が存在することによって、電気式圧力計と液体とが隔離された状態とすることができる圧力計路を備えているため、電気式圧力計によって消費装置路内における圧力を測定できる。したがって、圧力に異常が生じた場合に、直ぐにオペレータに通報し、速やかに対策を取ることができる。つまり、電気式圧力計と液体とが気体によって隔離されており、気体の圧力から液体の圧力を間接的に計測できるため、液体によって電気式圧力計を損傷することなく、圧力を監視することができる。
【００１５】
また、分離部材が停止部材で止められ、液体が電気式圧力計に到達するのを確実に防止することができ、液面位置センサー及び弁を設置する必要がないため、接続箇所を減らすことができ、気体の漏れにくい液体供給装置である。
【００１６】
更には、液体の供給作業が終了した後に一旦液体の供給を止めた場合、分離部材により液体はかき取られながら消費装置路側に移動し、液体が移動しても気体が介在しないため、再度液体の供給作業を行っても、容易には停止部材に到達せず、圧力を監視することができる。
【００１７】
本発明の請求項２にかかる発明は、紡糸原液に対して電圧を印加できる、いわゆる静電紡糸装置に使用できるものである。つまり、確実に圧力を監視でき、省人化することができ、繰り返し静電紡糸不織布を製造することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の液体供給装置について、各装置の配置状態を示す配置図である図１をもとに説明する。
【００１９】
図１に示すように、本発明の液体供給装置は、（１）液体貯蔵装置、（２）液体消費装置、（３）消費装置路、（４）電気式圧力計及び（５）圧力計路を備えている。
【００２０】
（１）液体貯蔵装置は所望液体を貯蔵するものであり、特に限定するものではない。本発明においては、電気式圧力計と接触することによって、電気式圧力計を損傷する液体であっても使用することができる。そのため、静電紡糸に使用する紡糸原液、電気式圧力計を腐食しやすい液体、電気的刺激によって爆発しやすく、防爆が必要な液体であっても使用することができる。なお、電気式圧力計を損傷しない液体であっても使用することができる。このような液体貯蔵装置としては、例えば、プラスチック製、ステンレス製などのタンク、バッグ、プラスチック製、ガラス製などのシリンジポンプなどを挙げることができる。
【００２１】
（２）液体消費装置は前記液体を消費するものであり、特に限定するものではないが、例えば、液体が静電紡糸に使用する紡糸原液である場合には、紡糸原液を気体中へ供給できる装置（例えば、ノズルを備えた装置、孔を有するチューブを備えた装置など）である。このように、「消費」とは液体を繊維に変換するなど、液体を使用することを意味し、液体を消滅させる必要はない。
【００２２】
（３）消費装置路は液体貯蔵装置と液体消費装置とを接続し、液体を液体消費装置に供給することのできるものである。この消費装置路は特に限定されるものではないが、パイプ、チューブ、管などを挙げることができる。なお、図１においては図示していないが、液体を液体貯蔵装置から液体消費装置へ供給できるように、ポンプが液体貯蔵装置又は消費装置路に接続されている。
【００２３】
（４）電気式圧力計は後述のように、気体の圧力を測定することによって、間接的に液体の圧力を測定するものである。この電気式圧力計は圧力を電気信号として出力できるため、異常な圧力を検知した場合には、速やかにオペレーターに知らせることができる。なお、電気式圧力計は従来から公知のものを使用することができ、特に限定するものではない。
【００２４】
（５）圧力計路は消費装置路と電気式圧力計とを接続する密閉空間からなり、気体が存在することによって、電気式圧力計と液体とが隔離された状態とすることができるものである。このように、圧力計路における気体の存在によって、電気式圧力計と液体とが隔離されているため、電気式電圧計が損傷を受けることがない。また、液体の圧力は気体を介して電気式電圧計で計測できるため、間接的に液体の圧力を監視することができる。
【００２５】
前述の通り、圧力計路は液体の圧力を気体に伝播させる作用を奏するため、圧力計路は密閉空間である。つまり、液体及び気体が漏出することのない空間からなる。また、気体は前述の通り、液体の圧力を電気式圧力計に伝播させるとともに、電気式圧力計と液体とを隔離する作用を奏する。この気体はこのような作用を奏するものであれば良く、特に限定するものではないが、空気や不活性ガス（例えば、窒素ガス）を使用することができ、取り扱い上、空気であるのが好ましい。また、気体の存在量は圧力計路の種類、液体消費装置、気体の種類、使用圧力範囲等によって異なるため、実験を繰り返して、前記作用を奏する量を適宜設定する。
【００２６】
本発明の圧力計路について、圧力計路の概念的模式断面図である図２をもとに説明する。図２の圧力計路は、（イ）消費装置路５と電気式圧力計４とを繋ぐ中空柱状部１からなり、中空柱状部１はシリンジ状中空柱状部１ｂと、消費装置路５とシリンジ状中空柱状部１ｂとを繋ぐ管状部１ａと、シリンジ状中空柱状部１ｂと電気式圧力計４とを繋ぐ管状部１ｃとからなり、（ロ）シリンジ状中空柱状部１ｂにはシリンジ状中空柱状部１ｂの空間を二分するとともに、シリンジ状中空柱状部１ｂの内壁に沿って摺動可能な分離部材２を備えており、（ハ）分離部材２よりも電気式圧力計４側には、分離部材２の横断面積よりも横断面積が小さいことによって、分離部材２の電気式圧力計４側への摺動を不可能とする停止部材３を備えている。
【００２７】
（イ）中空柱状部１は消費装置路５と電気式圧力計４とを繋ぐものである限り、図２の態様に限定されるものではない。なお、柱状中空部１は円柱状中空部であるのが好ましく、特に、液体Ｌの移動に伴って分離部材２も移動しやすいように、中空柱状部の分離部材２の摺動範囲は円柱状中空部であるのが好ましい。
【００２８】
（ロ）分離部材２は液体Ｌが圧力計路に進入した場合に、電気式圧力計４に液体Ｌが到達しないように、堰き止める作用を後述の停止部材３と協働で発揮し、液体Ｌの供給作業が終わり、液体Ｌが消費装置路方向に移動する場合に、液体Ｌの移動と一緒に分離部材２がシリンジ状中空柱状部１ｂの内壁に摺動しながら移動することにより、液体間における気体の発生を確実に防止する作用を奏する。なお、分離部材２は中空柱状部空間を二分し、分離部材２よりも電気式圧力計４側には気体が存在しているため、電気式圧力計４は損傷することなく、気体を介して圧力を監視することができる。このように、「摺動可能」とは中空柱状部の内壁面と接触しながら、液体Ｌの移動と一緒に移動できることをいう。本発明の分離部材２はこのような作用を奏するものであれば良く、特に限定するものではない。
【００２９】
（ハ）停止部材３は分離部材２の電気式圧力計４側への摺動を不可能にし、電気式圧力計４の液体Ｌによる損傷を防止する作用を奏する。停止部材３は分離部材２の電気式圧力計４側への摺動を不可能にできるものであれば良く、特に限定するものではない。
【００３０】
図１及び図２に示すような本発明の液体供給装置は上述のような構成からなるため、電気式圧力計４を用いて、液体Ｌの消費状態を管理することのできるものである。つまり、液体貯蔵装置から消費装置路５を通って液体消費装置に液体Ｌが供給されると、消費装置路５には圧力計路が接続されているため、液体Ｌの一部は圧力計路に進入する。この状態で液体消費装置によって液体Ｌを順調に消費している場合は、圧力計路に進入した液体Ｌの進入度合いに変化はないため、電気式圧力計４によって、一定の圧力を観測する。しかしながら、液体消費装置に不具合が生じ、予定していた量よりも液体Ｌが消費されない場合であっても、予定通り液体Ｌが液体貯蔵装置から供給されるため、液体Ｌが行き場を失い、圧力計路へ進入することになる。このように液体Ｌが圧力計路に進入すると、液体Ｌは分離部材２を押し、分離部材２を介して圧力計路（中空柱状部）における気体Ｇが圧縮され、この圧縮による圧力の上昇を電気式圧力計４によって感知できるため、液体消費装置の異常を速やかにオペレーターに知らせることができる。一方で、液体消費装置に不具合が生じ、予定していた量よりも多くの液体Ｌが消費される場合には、圧力計路へ進入していた液体Ｌは液体消費装置に向かい、この液体Ｌと一緒に分離部材２も移動し、圧力計路（中空柱状部）における気体Ｇの圧力が低くなり、この圧力の変化を電気式圧力計４によって感知できるため、液体消費装置の異常を速やかにオペレーターに知らせることができる。
【００３１】
なお、図１及び図２に示す本発明の液体供給装置においては、分離部材２が停止部材３で止められ、液体Ｌが電気式圧力計４に到達するのを確実に防止することができ、液面位置センサー、弁等を設置する必要がないため、接続箇所を減らすことができ、気体Ｇが漏れにくい。したがって、正確な液体Ｌの消費状態を把握することができる。また、液体Ｌの供給作業が終了した後に一旦液体Ｌの供給を止めた場合、分離部材２は液体Ｌをかき取りながら消費装置路側に移動し、液体Ｌが移動しても気体Ｇが介在しないため、再度液体Ｌの供給作業を行っても、容易には停止部材３に到達せず、圧力を監視することができる。
【００３２】
なお、上述の液体供給装置は消費装置路５における圧力を監視し、圧力の変化をオペレーターに知らせる液体供給装置であるが、消費装置路５における内圧が一定となるように、ポンプなどの供給能力を調節するようにすることもできる。
【００３３】
また、上述の液体供給装置は消費装置路５における圧力を監視するために、消費装置路５の１ヶ所に圧力計路を接続しているが、例えば、消費装置路５にポンプなどの供給手段を接続し、この供給手段の前後に圧力計路を接続して、供給手段前後における圧力を監視することによって、高精度に消費装置路５における圧力を監視することができる。
【００３４】
本発明の液体供給装置は上述のような構造からなるが、特に、液体貯蔵装置が紡糸原液貯蔵装置であり、液体消費装置が気体中へ紡糸原液を供給できる装置（例えば、ノズルを備えた装置、孔を有するチューブを備えた装置など、以下、「紡糸装置」という）であり、しかも紡糸原液に対して電圧を印加できる電圧印加装置を更に備えていると、静電紡糸における紡糸原液供給装置として好適に使用することができる。この場合も前述の通り作用する。つまり、紡糸原液貯蔵装置から紡糸装置路を通って紡糸装置に紡糸原液が供給されると、紡糸装置路には圧力計路が接続されているため、紡糸原液の一部は圧力計路に進入する。この状態で紡糸装置によって紡糸原液を順調に紡糸している場合は、圧力計路に進入した紡糸原液の進入度合いに変化はないため、電気式圧力計によって、一定の圧力を観測する。しかしながら、紡糸装置に不具合（例えば、ノズル詰り）が生じ、予定していた量よりも紡糸原液が紡糸されない場合であっても、予定通り紡糸原液が紡糸原液貯蔵装置から紡糸装置に供給されるため、紡糸原液が行き場を失い、圧力計路へ進入することになる。このように紡糸原液が圧力計路に進入すると、紡糸原液は分離部材を押し、分離部材を介して圧力計路（中空柱状部）における気体が圧縮され、この圧縮による圧力の上昇を電気式圧力計によって感知できるため、紡糸装置の異常を速やかにオペレーターに知らせることができる。一方で、紡糸装置に不具合が生じ、予定していた量よりも多くの紡糸原液が消費される場合（例えば、紡糸原液の紡糸装置からの漏出）には、圧力計路へ進入していた紡糸原液も紡糸装置に向かい、紡糸原液と一緒に分離部材も移動し、圧力計路（中空柱状部）における気体の圧力が低くなり、この圧力の変化を電気式圧力計によって感知できるため、紡糸装置の異常を速やかにオペレーターに知らせることができる。
【００３５】
なお、静電紡糸における紡糸原液供給装置として使用した場合も、分離部材が停止部材で止められ、紡糸原液が電気式圧力計に到達するのを確実に防止することができ、液面位置センサー、弁等を設置する必要がないため、接続箇所を減らすことができ、気体が漏れにくい。したがって、正確な紡糸状態を把握することができる。また、静電紡糸が終了した後に一旦紡糸原液の供給を止めた場合、分離部材は紡糸原液をかき取りながら紡糸装置路側に移動し、紡糸原液が移動しても気体が介在しないため、再度静電紡糸を行っても、容易には停止部材に到達せず、圧力を監視しながら紡糸することができる。
【００３６】
また、前述の液体供給装置と同様に、紡糸装置路における圧力を検出し、紡糸装置路における内圧が一定となるように、ポンプなどの供給能力を調節するようにすることもできる。更に、紡糸装置路にポンプなどの供給手段を接続し、この供給手段の前後に圧力計路を接続し、高精度に紡糸装置路における圧力を監視することもできる。
【００３７】
このように、本発明の液体供給装置を静電紡糸における紡糸原液供給装置として使用する場合には、静電紡糸できるように、紡糸原液に対して電圧を印加できる電圧印加装置を、紡糸原液貯蔵装置、紡糸装置路又は紡糸装置に接続する。
【００３８】
なお、紡糸原液貯蔵装置は前述の液体貯蔵装置と同様のタンク、バッグ、シリンジポンプなどから構成することができ、紡糸装置は、例えば、ノズルを備えた装置、孔を有するチューブを備えた装置などを挙げることができ、電圧印加装置としては、例えば、直流高電圧発生装置、ヴァン・デ・グラフ起電機などを挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の液体供給装置における各装置の配置状態を示す配置図
【図２】本発明の圧力計路の概念的模式断面図
【図３】（ａ）従来の液体供給時における圧力計路の概念的模式断面図            （ｂ）従来の液体供給終了時における圧力計路の概念的模式断面図
【符号の説明】
【００４０】
１  柱状中空部
１ａ  （消費装置路側）管状部
１ｂ  シリンジ状中空柱状部
１ｃ  （電気式圧力計側）管状部
２  分離部材
３  停止部材
４  電気式圧力計
５  消費装置路
６  コイル状チューブ
７  液面位置センサー
８  弁
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２  液体
Ｇ、Ｇ１、Ｇ２  気体
【図１】
2010018891.tif 000003
【図２】
2010018891.tif 000004
【図３】
2010018891.tif 000005