JP5948370B2 - ナノファイバ製造装置、ナノファイバの製造方法及びナノファイバ成型体 - Google Patents

Description

本発明は、ナノファイバ製造装置、ナノファイバの製造方法及びナノファイバ成型体に関する。

電界紡糸法（エレクトロスピニング法）は、機械力や熱力を使わずにナノサイズの直径のファイバ（以下、ナノファイバという）を比較的簡単に製造できる技術として注目を浴びている。これまで行われてきた電界紡糸法では、ナノファイバの原料となる物質の溶液をシリンジに充填しておき、該シリンジに取り付けられている針状のノズルと、これに対向する捕集用電極との間に直流高電圧を印加した状態下に、該ノズルの先端から溶液を吐出する操作を行う。吐出された溶液はクーロン力で延伸されるとともに溶媒が瞬時に蒸発し、原料は凝固しながらナノファイバが形成される。そしてナノファイバは捕集用電極の表面に堆積する。

このナノファイバ製造の生産性を高めることを目的として、特許文献１においては、直径の小さい金属球と、金属球とノズル開口との距離を小さくして配置した金属製の紡出ノズルと、金属球と紡出ノズル開口との経路に直交するように高速気流を噴射させる高速気流噴射ノズルとからなるユニットを複数並列に並べ、金属球と紡出ノズルとの間に小さな高電圧を印加してナノファイバを生成し、複数のユニットから飛散するナノファイバをナノファイバ捕集部で集約して捕集するナノファイバ製造方法が開示されている。

また特許文献２においては、選択可能な二つの整流器を通して接地された原料液噴射ノズルと、電極の上に誘電体からなる絶縁層と導体からなる導体層を配置した誘導体と、誘導体に交流電流を印加する交流電源を備えたナノファイバ製造装置が開示されている。原料液噴射ノズルは、接地されたまま陰極と陽極を反転するため、帯電極性の逆のナノファイバが交互に製造され、雰囲気が一方の極性に帯電することを抑止している。これによって絶縁処理や安全対策の簡易な装置構成とすることができ、近傍の部材の帯電を防止して、ナノファイバの収集が容易になるとしている。特許文献３には、原料液噴射ノズルに代えて、直径１０ｍｍ〜３００ｍｍの導電性円筒の側面に多数の流出孔を設けた流出体を有するナノファイバ製造装置が開示されている。そして流出体と、該流出体に対向する面に絶縁体層を設けた電極との間に電圧を印加してナノファイバを形成し、逆極性の電位をもつ二つの捕集用電極（誘引電極）でナノファイバを誘引して被堆積部材上に収集している。０．２ｍｍ厚の薄い絶縁体層によって、電極にナノファイバが付着するのを防止できるとともに、ナノファイバの帯電状態を変化させ、二つの捕集用電極（誘引電極）を用いて効率よくナノファイバを収集できるとしている。

特許文献４には、原料液の噴射ノズルを金属ではなく樹脂で構成する技術も提案されている。これによって、ノズルでの原料液の固化を制御でき、ノズルの洗浄作業が簡便となるとともにノズルからの放電を防止できるとしている。このとき金属製ノズルの代わりに、形状を問わない電極を、原料液の貯留容器内あるいは貯留容器とノズルとの間の搬送経路中に配置することによって、原料液を帯電させている。

ナノファイバの生産性は根本的には、単位時間あたりに１本の原料液噴射ノズルから噴射される原料液の量で決まる。すなわち、単位時間あたりに原料液噴射ノズルに多量の原料液を供給しても、正常かつ安定に紡糸できることが必要である。電界紡糸法を応用したナノファイバ製造装置においては、このことは噴射される原料液の帯電量を増加させることによって実現する。ところが、原料液の帯電量の増加という点において、上述の各文献に記載の技術は十分とは言えず、満足すべき生産性でナノファイバを得ることは容易でない。

特開２０１２−１０７３６４号公報 特開２００９−１３５３５号公報 特開２０１０−５９５５７号公報 特開２０１１−１０２４５５号公報

したがって本発明の課題は、前述した従来技術が有する欠点を解消し得るナノファイバ製造装置を提供することにある。

本発明は、ナノファイバ製造用の原料液を噴射する導電性のノズルを備えた原料噴射手段と、
前記ノズルと離間して配置された電極と、
前記ノズルと前記電極の間に電圧を発生させる電圧発生手段と、
前記ノズルと前記電極の間に空気流を噴射することが可能に配置された空気流噴射手段と、
ナノファイバを捕集する捕集手段と、を備えたナノファイバ製造装置であって、
前記電圧発生手段は、前記ノズルが陽極になり、かつ前記電極が陰極になるように電圧を発生させ、
前記電極は前記ノズルと対向する面の略全面が、表面に誘電体の露出した被覆体で被覆され、
前記表面に露出した誘電体の厚みが０．８ｍｍ以上であるナノファイバ製造装置を提供するものである。

また本発明は、ナノファイバ製造用の原料液を噴射する導電性のノズルを備えた原料噴射手段と、
前記ノズルと離間して配置された電極と、
前記ノズルと前記電極の間に電圧を発生させる電圧発生手段と、
前記ノズルと前記電極の間に空気流を噴射することが可能に配置された空気流噴射手段と、
ナノファイバを捕集する捕集手段と、を備えたナノファイバ製造装置であって、
前記電圧発生手段は、前記ノズルが陽極になり、かつ前記電極が陰極になるように電圧を発生させ、
表面に誘電体の露出した被覆体によって、前記ノズルの外面の略全面が被覆されているとともに、該被覆体が該ノズルの先端を越えて延出しているナノファイバ製造装置を提供するものである。

また本発明は、ナノファイバ製造用の原料液を噴射する導電性のノズルを備えた原料噴射手段と、
前記ノズルと離間して配置された電極と、
前記ノズルと前記電極の間に電圧を発生させる電圧発生手段と、
前記ノズルと前記電極の間に空気流を噴射することが可能に配置された空気流噴射手段と、
ナノファイバを捕集する捕集手段と、を備えたナノファイバ製造装置であって、
前記電圧発生手段は、前記ノズルが陰極になり、かつ前記電極が陽極になるように電圧を発生させ、
表面に誘電体の露出した被覆体によって、前記ノズルの外面の略全面が被覆されているナノファイバ製造装置を提供するものである。

また本発明は、ナノファイバ製造用の原料液を噴射する導電性のノズルを備えた原料噴射手段と、
前記ノズルと離間して配置された電極と、
前記ノズルと前記電極の間に電圧を発生させる電圧発生手段と、
前記ノズルと前記電極の間に空気流を噴射することが可能に配置された空気流噴射手段と、
ナノファイバを捕集する捕集手段と、を備えたナノファイバ製造装置であって、
前記電圧発生手段は、前記ノズルが陰極になり、かつ前記電極が陽極になるように電圧を発生させ、
前記電極は前記ノズルと対向する面の略全面が、表面に誘電体の露出した被覆体で被覆され、
前記表面に露出した誘電体の厚みが０．８ｍｍ以上であるナノファイバ製造装置を提供するものである。

更に本発明は、ナノファイバ製造用の原料液を噴射する導電性のノズルを備えた原料噴射手段と、
前記ノズルと離間して配置された電極と、
前記ノズルと前記電極の間に電圧を発生させる電圧発生手段と、
前記ノズルと前記電極の間に空気流を噴射することが可能に配置された空気流噴射手段と、
ナノファイバを捕集する捕集手段と、を備えたナノファイバ製造装置であって、
前記捕集手段が捕集用電極を有し、該捕集用電極の略全面が表面に誘電体の露出した被覆体で被覆されているナノファイバ製造装置を提供するものである。

更に本発明は、前記のナノファイバ製造装置を使用してナノファイバを製造するナノファイバ製造方法を提供するものである。

更に本発明は、前記のナノファイバ製造装置を使用して製造したナノファイバからなるナノファイバ成型体を提供するものである。

本発明によれば、ナノファイバの製造に用いられる原料液の帯電量を従来よりも高くすることができ、その結果、ナノファイバの生産性を従来よりも高めることが可能となる。

図１（ａ）は、本発明のナノファイバ製造装置の一実施形態における側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における正面図である。 図２は、図１に示す製造装置におけるノズルの構造の一例を示す断面図である。 図３は、本発明のナノファイバ製造装置の別の実施形態を示す分解斜視図である。 図４は、図３に示すナノファイバ製造装置の断面構造を示す模式図である。 図５（ａ）は、本発明のナノファイバ製造装置の更に別の実施形態の断面を示す側面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）における上面図である。 図６は、図５（ａ）に示すナノファイバ製造装置の別の実施形態の断面を示す側面図である。 図７（ａ）は、本発明のナノファイバ製造装置の更に別の実施形態における側面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）における正面図である。 図８（ａ）は、本発明のナノファイバ製造装置の更に別の実施形態における側面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）における正面図である。 図９は、図８（ａ）における空気流噴射手段を示す一部破断斜視図である。 図１０は、本発明のナノファイバ製造装置の更に別の実施形態における断面構造を示す模式図である。 図１１は、図９に示すナノファイバ製造装置の要部の分解斜視図である模式図である。 図１２（ａ）は、図９に示すナノファイバ製造装置における空気流噴射手段の正面図であり、図１２（ｂ）は、ノズルの長手方向に沿う該空気流噴射手段の断面図である。 図１３は、図１に示すナノファイバ製造装置における被覆体の厚みと、ノズルと電極の間を流れる漏れ電流との関係を表した図である。 図１４（ａ）は、図１に示す製造装置における原料液の帯電量を測定する装置を示す模式図であり、図１４（ｂ）は、図３及び図４に示す製造装置における原料液の帯電量を測定する装置を示す模式図である。 図１５（ａ）は、本発明の一実施形態のナノファイバ製造装置で製造されたナノファイバの走査型電子顕微鏡写真であり、図１５（ｂ）は、本発明によらないナノファイバ製造装置で製造されたナノファイバの走査型電子顕微鏡写真である。 図１６は、本発明の別の実施形態のナノファイバ製造装置で製造されたナノファイバの走査型電子顕微鏡写真である。

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図１（ａ）には、本発明のナノファイバ製造装置の一実施形態における側面図が示されている。図１（ｂ）は、図１（ａ）における正面図である。これらの図に示すとおり、本実施形態のナノファイバ製造装置１０は、基本的にはＥＳＤ（Electro−Spray Deposition）と高速噴出気流（ジェット）を組み合わせたジェットＥＳＤ法を採用したものである。製造装置１０は、ナノファイバ製造用の原料液を噴射する原料噴射手段１１を備えている。原料噴射手段１１は送液部１２及びノズル１３を有している。ノズル１３は送液部１２の先端の位置に立設されている。ノズル１３は鉛直上方端が開口しており、該開口を通じて原料液の噴射が可能になっている。ノズル１３は金属等の導電性材料から構成されており導電性を有している。送液部１２は原料液をノズル１３から単位時間当たりに定められた量で噴射することが可能になっている。

ノズル１３は針状の直管から構成されている。ノズル１３内には、原料液が流通可能になっている。ノズル１３の内径は、その下限値を好ましくは２００μｍ以上、更に好ましくは３００μｍ以上に設定することができる。一方、その上限値を好ましくは３０００μｍ以下、更に好ましくは２０００μｍ以下に設定することができる。ノズル１３の内径は、例えば好ましくは２００μｍ以上３０００μｍ以下、更に好ましくは３００μｍ以上２０００μｍ以下に設定することができる。ノズル１３の外径は、その下限値を好ましくは３００μｍ以上、更に好ましくは４００μｍ以上に設定することができる。一方、その上限値を好ましくは４０００μｍ以下、更に好ましくは３０００μｍ以下に設定することができる。ノズル１３の外径は、例えば好ましくは３００μｍ以上４０００μｍ以下、更に好ましくは４００μｍ以上３０００μｍ以下に設定することができる。ノズル１３の内径及び外径をこの範囲内に設定することで、高分子を含有し粘性をもつ原料液を容易に、かつ定量的に送液できるとともに、ノズル周辺の狭い領域に電界が集中し、原料液を効率よく帯電させられるので好ましい。

ノズル１３と離間した位置に電極１４が配置されている。詳細には、電極１４は、ノズル１３の開口の直上の位置において、該ノズル１３の開口に対面して配置されている。電極１４は板状のものであり、二つの平面部と４つの側面部を有している。これら二つの平面部のうちの一方の平面部（図の下側の面）がノズル１３に対向している。ノズル１３の延びる方向と、電極１４の平面部とは略直交している。電極１４は、金属等から構成されており導電性を有している。ノズル１３の先端と電極１４との間の距離（最短距離）は、２０ｍｍ以上、特に３０ｍｍ以上に設定することが好ましい。これよりも狭いと、ノズル１３の先端から噴射され、ファイバ状になった原料液が電極１４に付着しやすくなる。ノズル１３の先端と電極１４との間の距離の上限値は１００ｍｍ以下、特に５０ｍｍ以下に設定することが好ましい。これよりも広いとノズル１３と電極１４との間に形成される電界が弱くなり、高い帯電量を得られない。例えば両者間の距離は、２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下に設定することが好ましく、３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定することが更に好ましい。

導電性材料からなるノズル１３と電極１４との間には、アース１０２と金属導線１０３を介して、電圧発生手段１０１によって直流電圧が印加されるようになっている。ノズル１３は図１に示すとおり接地されている。これに対して電極１４には負電圧が印加されている。したがって電極１４が陰極になり、かつノズル１３が陽極になり、電極１４とノズル１３との間に電圧が発生し、電界が形成される。なお、電極１４とノズル１３との間に電界を生じさせるためには、図１に示す電圧の印加のしかたに代えて、ノズル１３に正電圧を印加するとともに、電極１４を接地してもよい。尤も、ノズル１３に正電圧を印加するよりも、該ノズル１３を接地する方が、絶縁対策を簡便にできるので好ましい。また電圧発生手段１０１によって発生させる電圧は、電極１４が陰極に保たれ、かつノズル１３が陽極に保たれる限り、すなわちノズル１３が陰極１４よりも高電位に保たれる限り、直流電圧に交流電圧を重畳したような変動電圧でもよい。原料液の帯電量を一定に保ち、均一な太さのナノファイバを製造するという観点からは電圧は直流電圧であることが好ましい。

電圧発生手段１０１には高圧電源装置などの公知の装置を用いることができる。電極１４とノズル１３との間に加わる電位差は、１ｋＶ以上、特に１０ｋＶ以上とすることが、原料液を十分に帯電させ得る点から好ましい。一方、この電位差は１００ｋＶ以下、特に５０ｋＶ以下とすることが、ノズル１３と電極１４との間における放電を防止する点から好ましい。例えば１ｋＶ以上１００ｋＶ以下、特に１０ｋＶ以上５０ｋＶ以下とすることが好ましい。なお電圧発生手段１０１で印加した電圧が変動電圧である場合は、電極１４とノズル１３との間に発生する電位差の時間平均が前記範囲内とすることが好ましい。

製造装置１０は更に空気流噴射手段１５を備えている。空気流噴射手段１５は、一次高速空気流の噴射が可能になっている。空気流噴射手段１５は、ノズル１３と電極１４の間に空気流を噴射することが可能な位置に配置されている。原料液から形成されたナノファイバは正に帯電しており、陽極であるノズル１３から陰極である電極１４に向かって伸びていこうとする。空気流噴射手段１５から噴射された空気流はこのナノファイバの進行方向を転換させ、捕集手段のある方向（図１（ａ）の図の右方向）に搬送するとともに、ナノファイバを延伸させることに寄与する。

空気流噴射手段１５から噴射される空気流としては、例えばドライヤー等によって湿度３０％ＲＨ以下に乾燥させたものを用いることができる。また空気流は、製造されるナノファイバの状態が一定に維持されるようにするために、温度が一定に保たれていることが好ましい。空気流の流速は、例えば２００ｍ／ｓｅｃ以上、特に２５０ｍ／ｓｅｃ以上とすることが好ましい。これよりも遅いと、ナノファイバの進行方向を、ノズル１３と電極１４の間の電界に逆らって、捕集手段のある方向に転換するのが難しくなる。流速の上限は例えば６００ｍ／ｓｅｃ以下、特に５３０ｍ／ｓｅｃ以下とすることが好ましい。これよりも速い流速を作ることは設備的負荷が大きくなるとともに、空気流でファイバが千切れる心配がある。流速は２００ｍ／ｓｅｃ以上６００ｍ／ｓｅｃ以下にすることが好ましく、特に２５０ｍ／ｓｅｃ以上５３０ｍ／ｓｅｃ以下であることが好ましい。

空気流噴射手段１５に加えて、製造装置１０は第２空気流噴射手段１６も備えている。第２空気流噴射手段１６は、空気流噴射手段１５からの一次高速空気流を包含するように、この一次高速空気流の速度よりは遅い空気流である二次高速空気流を広範囲に噴射するものである。一次高速空気流を包含するように二次高速空気流を大量に噴射することで、一次高速空気流の乱れを抑制することができ、ナノファイバの製造を安定に行うことが可能になる。

本実施形態の製造装置１０においては、空気流噴射手段１５及び第２空気流噴射手段１６に対向する位置に、ナノファイバを捕集する捕集手段を配置する。特に捕集手段の一部として捕集用電極（図示せず）を配置することができる。捕集用電極は、金属等の導電性材料から構成されている平板状のものとすることができる。捕集用電極の板面と、空気流の噴射方向とは略直交している。また後述するように、捕集用電極はその略全面を表面に誘電体の露出した被覆体で被覆することができ、更に好ましくは全面を被覆することができる。ここで略全面とは当該面の全表面積の９０％以上の面積を占める面を意味する。全面とは、当該面の全表面積の１００％を占める面を意味する。正に帯電したナノファイバを捕集用電極に誘引するために、捕集用電極には陽極であるノズル１３よりも低い（負の）電位を与える。誘引を更に効率的にするため、陰極である電極１４よりも低い（負の）電位を与えることが好ましい。捕集用電極（電極表面）とノズル１３の先端との距離（最短距離）は、その下限値を好ましくは１００ｍｍ以上、更に好ましくは５００ｍｍ以上とすることができる。これよりも狭いと、捕集用電極に到達するまでにナノファイバが十分に固化できないことがある。上限値は好ましくは３０００ｍｍ以下、更に好ましくは１０００ｍｍ以下とすることができる。これよりも広いと、捕集用電極による電気的誘引の力が弱くなり、ナノファイバの捕集率が低下する。例えば好ましくは１００ｍｍ以上３０００ｍｍ以下、更に好ましくは５００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とすることができる。

更に本実施形態の製造装置１０においては、前記の捕集用電極に隣接するように、該捕集用電極とノズル１３との間に、ナノファイバが捕集される捕集体（図示せず）を捕集手段として配置することもできる。捕集体としては、例えばフィルム、メッシュ、不織布、紙などの絶縁体を用いることができる。

更に本実施形態の製造装置１０においては、空気流噴射手段１５及び第２空気流噴射手段１６に対向するように、噴射された空気流の排気を行う空気排気手段（図示せず）を配置することもできる。空気排気手段は、上述した捕集用電極よりも背面側（ノズル１３から遠い側）に配置されることが好ましい。空気排気手段としては、例えばサクションボックス等の公知の装置を用いることができる。

以上が、本実施形態の製造装置１０の基本構造であるところ、本製造装置１０においては、板状の電極１４を構成する平面部のうち、ノズル１３に対向する面（図中の電極１４の底面）が、表面に誘電体の露出した被覆体１７で被覆されている。図１の場合、被覆体１７は単一種の誘電体から構成されている。
本発明では、電極はノズルと対向する面の略全面が、表面に誘電体の露出した被覆体で被覆される。更に好ましくはノズルと対向する面の全面が、表面に誘電体の露出した被覆体で被覆される。ノズルと対向する面とは、ノズルの先端（原料液が噴射する開口部）から臨むことのできる電極の表面のことである。より詳細には、ノズルの先端上の各点から電極に向けて直線を引いたときに電極と最初に接する点の集合のことである。また略全面とは当該面の全表面積の９０％以上の面積を占める面を意味し、全面とは当該面の全表面積の１００％の面積を占める面を意味する。表面に誘電体の露出した被覆体とは、該表面の略全面（９０％以上の面積）が誘電体のみで構成された被覆体のことである。後述するように、該被覆体は表面の全面（１００％の面積）が誘電体のみで構成されていることが好ましい。すなわち、本発明の被覆体は表面に誘電体が露出し、表面に金属などの導電体が非存在とした被覆体であることが好ましい。単一種の誘電体から構成された被覆体がその典型例であるが、被覆体は複数種の誘電体が積層された複合体であってもよいし、表面が誘電体のみで構成されていれば、内部（表面に露出しない部分）に金属や空気の粒子又は層等を含んだ複合体であってもよい。特に電極と被覆体の接合部の一部に空気の層が存在していてもよいが、電極と被覆体の接合を強固にする観点からは電極と被覆体は密着している方が好ましい。なお本発明では、当該被覆体の表面を更に被覆するような物体は存在しないものと想定している。仮に、当該被覆体の表面を更に被覆するような、金属等からなる導電層が存在するならば本発明の効果は低減する。

図１に示す電極１４は、ノズル１３に対向する面のみが被覆体１７で被覆されているが、これに加えて、ノズル１３と対向しない面の一部も、表面に誘電体の露出した被覆体１７で被覆されていることが好ましい。更に、ノズル１３と対向しない面のすべてが、表面に誘電体の露出した被覆体１７で被覆されていることが好ましい。ここでノズルと対向しない面とは、ノズルの先端（原料液が噴射する開口部）から臨むことのできない電極の表面のことである。より詳細には、電極の表面のうち、ノズルと対向する面を除いた面のことである。

本発明者らは、上記のように、電極１４の表面のうちのノズル１３と対向する面を被覆体で被覆することによって、ノズル１３から噴射される原料液の帯電量を顕著に高められることを見出した。そのメカニズムは次のように予想される。本実施形態の電界紡糸装置１０においては、電極１４とノズル１３の間に形成された電界によって、原料液中の陽イオンは電極１４（陰極）側に引き寄せられ、原料液中の陰イオンはノズル１３（陽極）の内面に引き寄せられる。このため電極１４に向けて噴射される原料液には陽イオンが多く含まれ、原料液は正に帯電する。同時に、電極１４とノズル１３の間に印加された電圧によって、電極１４（陰極）から大気に電子が放出され、ノズル１３（陽極）に向けて飛来する。この飛来した（負に帯電した）電子は、噴射された（正に帯電した）原料液と衝突し、原料液の帯電を中和し、帯電量を減少させてしまう。一方、陰極である電極１４の表面を、表面に誘電体の露出した被覆体１７で被覆すれば、電極１４からの電子の放出を抑制することができる。その結果、飛来した電子による原料液の中和、すなわち帯電量の減少を抑制でき、原料液の帯電量が高まると考えられる。更に、電極１４からノズル１３に飛来する電子の数が少なくなるため、電極１４とノズル１３の間の放電が抑制され、電極１４とノズル１３の間の印加電圧を増やすことや、距離を狭めることが可能になる。これにより、電極１４とノズル１３の間の電界を強めて原料液の帯電量を高められる。更にまた、電極１４（陰極）とノズル１３（陽極）は空気を挟んだコンデンサとみなせるから、電極間に誘電体を挿入することによってコンデンサの電気容量が増加し、この結果、原料液の帯電量が増加するという効果も期待できる。また、電極１４からノズル１３に飛来する電子の数が少なくなると、電極１４とノズル１３の間に流れる電流（漏れ電流）が減り、ナノファイバ製造時の消費電力が低減するという効果も期待できる。
前記効果を有効に発現させるためには、ノズル１３と対向する面の略全面（９０％以上の面積）を被覆体１７で被覆することが好ましく、特にノズル１３と対向する面の全面（１００％の面積）を被覆体１７で被覆することが好ましい。被覆していない面の面積が大きいと、そこから電子が大気に放出され、飛来した電子によって原料液の帯電量が減少してしまう。また、電極１４の表面のうちのノズル１３と対向する面だけではなく、ノズル１３と対向しない面をも被覆体１７で被覆することによって上記効果は一層大きくなる。ノズル１３と対向しない面からも少なからず電子が大気に放出されるからである。原料液の帯電量を高めるという観点からは、電極１４のすべての面を被覆体１７で被覆するのが好ましい。

先に背景技術の項で述べた特許文献２には、人体が印加電極に接触して感電する危険性を低減することを目的に、噴射手段から臨む印加電極の表面に誘電体からなる絶縁層を配置したナノファイバ製造装置が開示されている。しかしながら、特許文献２では、絶縁層の表面上に導体からなる導体層（導電層）を更に配置している。すなわち、表面に導体層が露出した被覆体を用いている。このような導体層からは電子が大気に放出されやすく、表面に誘電体の露出した被覆体を用いて電子の放出を抑制した、本発明の効果は期待できないと考えられる。同様な理由から、本発明の被覆体は表面の全面（１００％の面積）が誘電体のみで構成されていること、すなわち、表面に誘電体が露出し、表面に金属などの導電体が非存在とした被覆体であることが好ましい。

被覆体１７に使用する誘電体としては、絶縁材料であるマイカ、アルミナ、ジルコニア、チタン酸バリウム等のセラミック材料や、ベークライト（フェノール樹脂）、ナイロン（ポリアミド）、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリ四フッ化エチレン、ポリフェニレンサルファイド等の樹脂系材料が挙げられる。これらのうち、アルミナ、ベークライト、ナイロン、塩化ビニル樹脂の中から選ばれる少なくとも１種以上の絶縁材料を用いることが好ましく、特にナイロンを用いることが好ましい。ナイロンとしては、６ナイロンや６６ナイロンなどの各種のポリアミドを用いることができる。またナイロンとして市販品を用いることもできる。そのような市販品としては、例えばＭＣナイロン（登録商標）が挙げられる。被覆体１７に用いる誘電体には帯電防止剤を含有させることができる。帯電防止剤を含有させることによって、帯電した原料液やナノファイバ等が被覆体１７に付着したとき、被覆体１７の帯電を低減することができる。帯電防止剤としては公知の市販品を使用することができ、例えばペレクトロン（三洋化成工業（株））、エレクトロストリッパー（花王（株））、エレクトロマスター（花王（株））、リケマール（理研ビタミン（株））、リケマスター（理研ビタミン（株））などを用いることができる。

被覆体１７は、均一な厚みで電極１４を被覆していることが好ましい。被覆体１７を構成する、表面に露出した誘電体の厚みは、０．８ｍｍ以上、特に２ｍｍ以上、とりわけ８ｍｍ以上であることが好ましい。こうすることで、電極からの電子の放出を十分に抑制でき、原料液の帯電量を高めることができる。これよりも薄いと、電極14からの電子の放出を十分に抑制できず、原料液の帯電量を高められない場合がある。なお当該厚みは、被覆体１７が単一種又は複数種の誘電体から構成されている場合、被覆体１７の厚みを指す（被覆体１７の厚みに等しい）ものとする。また被覆体１７が内部（表面に露出しない部分）に金属や空気の粒子又は層等を含んだ複合体である場合は、表面から金属又は空気までの間に存在する誘電体の厚みを指すものとする。被覆体１７の厚みの上限値は、２５ｍｍ以下、特に２０ｍｍ以下、とりわけ１５ｍｍ以下であることが好ましい。こうすることで、ノズルの先端から噴射され、ファイバ状になった原料液が誘電体に引き寄せられて付着することを防止できる。また、原料液が電極に付着しにくくなるので、より高い電圧を印加することができ、それによって原料液の帯電量を高められる。これよりも厚いと、ノズル１３の先端から噴射され、ファイバ状になった原料液が被覆体１７に付着しやすくなる。被覆体１７が単種又は複数種の誘電体から構成されている場合、例えば被覆体１７の厚みは０．８ｍｍ以上２５ｍｍ以下、特に２ｍｍ以上２０ｍｍ以下、とりわけ８ｍｍ以上１５ｍｍ以下とすることが好ましい。
先に背景技術の項で述べた特許文献３には、電極の表面に薄い絶縁体層を設けたナノファイバ製造装置が開示されている。当該ナノファイバ製造装置は、原料液噴射ノズルではなく、直径１０ｍｍ〜３００ｍｍの導電性円筒の側面に多数の流出孔を設けた流出体を用いている点でそもそも本発明とは構成が異なるが、流出体に対向する面に薄い絶縁体層を設けた電極を備えている。しかしながら絶縁体層の目的は、電極にナノファイバが付着するのを防止し、かつナノファイバの帯電状態を変化させることであり、該目的を達するために０．２ｍｍ厚の薄い絶縁体層を用いている。特許文献３で用いられているこのような薄い絶縁体層では電極からの電子の放出を十分に抑制することはできず、本発明の効果は期待できないと考えられる。

本実施形態の製造装置においては、電極１４の表面のうちの、ノズル１３と対向する面の略全面に被覆体１７を配置することに加えて、又はそれに代えて、ノズル１３の外面の略全面を表面に誘電体の露出した被覆体によって被覆することでも、原料液の帯電量を増加させることができる。詳細には、図２に示すとおり、ノズル１３は、その外面が被覆体１０７によって被覆されている。そして被覆体１０７は、ノズル１３の先端１３ａを越えて延出している。被覆体１０７のうち延出部分１０７ａは、ノズル１３を取り囲む筒状の形態をしており、中空部を有している。この中空部がノズル１３の内部と連通している。なおノズル１３の外面とは、ノズル１３の表面のうち、ノズル１３内を流通する原料液と接するノズル内面及び原料液の噴射されるノズル１３の先端１３ａの面及びそれと逆側のノズル１３の後端の面を除いた面のことである。被覆体１０７は単一種の誘電体で構成されている。
ノズル１３の外面の略全面を表面に誘電体の露出した被覆体１０７で被覆することによって、電極１４から飛来しノズル１３に流入する電子の数を抑制することができる。その結果、電極１４とノズル１３の間の放電が起きにくくなり、電極１４とノズル１３の間の印加電圧を増やすことや、距離を狭めることが可能になる。これによって電極１４とノズル１３の間の電界を強めて原料液の帯電量を高められる。上記効果を有効に発現させるためには、ノズル１３の外面の略全面（９０％以上の面積）を被覆体１０７で被覆することが好ましく、特にノズル１３の外面の全面（１００％の面積）を被覆体１０７で被覆することが好ましい。また被覆体１０７をノズル１３の先端１３ａを越えて延出させることによって、ノズル１３の先端１３ａに電子が飛来するのを抑制でき、原料液の帯電量を更に高めることができる。

被覆体１０７の延出部分１０７ａの長さは、１ｍｍ以上であることが好ましく、１０ｍｍ以上であることが更に好ましい。これよりも短いと被覆体１０７を延出した効果が小さくなる。上限値は、１５ｍｍ以下であることが好ましく、１２ｍｍ以下であることが更に好ましい。これよりも長いと、被覆体１０７の先端から噴射され、ファイバ状になった原料液が電極１４又は被覆体１７に付着しやすくなる。例えば延出部分１０７ａの長さは、１ｍｍ以上１５ｍｍ以下、特に１０ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることが好ましい。この長さの延出部分１０７ａを形成することで、電極１４とノズル１３の間の放電を抑制して原料液の帯電量を効果的に高めることができる。

ノズル１３を被覆する被覆体１０７を構成する誘電体としては、電極１４を被覆する被覆体１７を構成する誘電体と同様のものを用いることができる。該誘電体には被覆体１７で使用したのと同様の帯電防止剤を含有させることができる。またノズル１３を被覆する被覆体１０７の厚みも、電極１４を被覆する被覆体１７の厚みと同様とすることができる。
本実施形態の製造装置においては、捕集手段の一部である捕集用電極の略全面を、表面に誘電体の露出した被覆体によって被覆することでも、原料液の帯電量を増加させることができる。前述のように、捕集用電極（図示せず）は、正に帯電したナノファイバを誘引するために、陽極であるノズル１３よりも低い（負の）電位が与えられている。したがって捕集用電極の表面からも電子が大気に放出され、その電子がノズル１３に飛来する。この電子の飛来を、捕集用電極の略全面を表面に誘電体の露出した被覆体で被覆することによって抑制することができる。その結果、飛来した電子による原料液の中和、すなわち帯電量の減少を抑制でき、原料液の帯電量を高めることができる。上記効果を有効に発現させるためには、捕集用電極の略全面（９０％以上の面積）を被覆体で被覆することが好ましく、特に捕集用電極の全面（１００％の面積）を被覆体で被覆することが好ましい。捕集用電極を被覆する被覆体を構成する誘電体としては、電極１４を被覆する被覆体１７を構成する誘電体と同様のものを用いることができる。該誘電体には被覆体１７で使用したのと同様の帯電防止剤を含有させることができる。また被覆体は、均一な厚みで捕集用電極を被覆していることが電極とノズル間の電界を安定させる点から好ましい。被覆体を構成する、表面に露出した誘電体の厚みは、０．８ｍｍ以上、特に２ｍｍ以上、とりわけ８ｍｍ以上であることが好ましい。こうすることで、電極からの電子の放出を十分に抑制でき、原料液の帯電量を高めることができる。これよりも薄いと、捕集用電極からの電子の放出を十分に抑制できず、原料液の帯電量を高められない。被覆体の厚みの上限については特段の制限はないが、使用する材料の量を低減するという経済的観点から厚みの上限値は、 ２５ｍｍ以下、特に２０ｍｍ以下、とりわけ１５ｍｍ以下であることが好ましい。こうすることで、ノズルの先端から噴射され、ファイバ状になった原料液が誘電体に引き寄せられて付着することを防止できる。また、原料液が電極に付着しにくくなるので、より高い電圧を印加することができ、それによって原料液の帯電量を高められる。被覆体１７が単一種又は複数種の誘電体から構成されている場合、例えば被覆体の厚みは０．８ｍｍ以上２５ｍｍ以下、特に２ｍｍ以上２０ｍｍ以下、とりわけ８ｍｍ以上１５ｍｍ以下とすることが好ましい。
本実施形態の製造装置においては、被覆体による捕集用電極の被覆と前述の被覆体１７による電極１４の被覆及び／又は被覆体１０７によるノズル１３の被覆とを組み合わせることもできる。

本実施形態の製造装置１０を用いたナノファイバの製造方法においては、電極１４とノズル１３との間に電界を生じさせた状態下に、ノズル１３の先端から原料液を噴射する。電界によって、原料液中の陽イオンは電極１４（陰極）側に引き寄せられるため、ノズル１３から電極１４に向けて噴射される原料液には陽イオンが多く含まれ、原料液は正に帯電する。そして前述のように、電極１４を被覆体１７で被覆していることに起因して、原料液の単位質量当たりの帯電量は極めて高くなる。帯電した状態で噴射された原料液は電界の作用によって、その液面が円錐状に変形する。電極１４に引き付けられる力が原料液の表面張力を超えると、電極１４の方向に原料液が一気に引き寄せられる。このとき、噴射した原料液に向けて空気流噴射手段１５から空気流を噴射させることで、原料液の進行方向を変え、原料液を捕集体（図示せず）の方向に向かわせる。この間、原料液のもつ電荷の自己反発の連鎖によってファイバはナノサイズにまで細くなり、同時に、溶媒の揮発や高分子の凝固等が進行し、ナノファイバが生成する。生成したナノファイバは、空気流噴射手段１５及び第２空気流噴射手段１６から噴射された空気流にのり、かつ捕集用電極（図示せず）の作る電界に誘引されて、空気流噴射手段１５と対向する位置に配置された捕集体の表面に堆積する。正に帯電したナノファイバを捕集体に誘引するため、捕集用電極には陽極であるノズル１３よりも低い（負の）電位を与える。あるいは誘引を更に効率的にするため、陰極である電極１４よりも低い（負の）電位を与える。

以上のナノファイバの製造方法においては、ノズル１３の先端から噴射される原料液の帯電量が極めて高くなっているので、電極１４の方向に原料液を引き付ける力が大きなものとなる。したがって、従来よりも（単位時間当たり）多量の原料液をノズル１３から噴射しても、従来と同程度に細いナノファイバを製造することが可能になる。しかも得られるナノファイバに欠陥等が生じにくくなる。ここで言う欠陥とは、例えば原料液の液滴がそのまま固化したものや、原料液の液滴が十分に引き伸ばされないまま固化して生じたビーズ状のもののことである。

図３及び図４には、本発明の製造装置の別の実施形態が示されている。なお図３及び図４に示す実施形態に関し、特に説明しない点については、図１及び図２に示す実施形態に関する説明が適宜適用される。

本実施形態の製造装置１８は、電極１９と原料液噴射用ノズル２０とを有している。電極１９は全体として凹球面形状をしており、特に略椀形をしている。そしてその内面に凹曲面Ｒを備えている。凹曲面Ｒを有する電極１９は、その開口端の位置に、平面状のフランジ部１９ａを有している。電極１９は、その内面が凹曲面Ｒとなっている限りにおいて、その外面の形状は略椀形になっていることを要せず、その他の形状となっていてもよい。電極１９は導電性材料から構成されており、一般には金属製である。電極１９は、電気絶縁性材料からなる基台３０に固定されている。また電極１９は、図４に示すとおり電圧発生手段である直流高圧電源４０に接続され、負電圧が印加されている。

凹曲面Ｒをその開口端側から見たとき、該開口端は円形をしている。この円形は、真円形でもよく、あるいは楕円形でもよい。後述するとおり、ノズル２０の先端に電界を集中させる観点からは、凹曲面Ｒの開口端は真円形であることが好ましい。一方、凹曲面Ｒは、そのいずれの位置においても曲面になっている。ここで言う曲面とは、（イ）平面部を全く有していない曲面のことであるか、（ロ）平面部を有する複数のセグメントを繋ぎ合わせて全体として凹曲面とみなせる形状となっていることであるか、又は（ハ）互いに直交する三軸のうち一軸が曲率を有さない帯状部を有する複数の環状セグメントを繋ぎ合わせて全体として凹曲面とみなせる形状となっていることのいずれかを言う。（ロ）の場合は、例えば縦及び横の長さが０．５〜５ｍｍ程度の矩形となっている、同一の又は異なる大きさの平面部を有するセグメントを繋ぎ合わせて凹曲面Ｒを形成することが好ましい。（ハ）の場合は、例えば半径が種々異なり、かつ高さが０．００１〜５ｍｍである扁平な複数種類の円筒からなる環状セグメントを繋ぎ合わせて凹曲面Ｒを形成することが好ましい。この環状セグメントにおいては、互いに直交する三軸、すなわちＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうち、円筒の横断面を含むＸ軸及びＹ軸が曲率を有し、かつ円筒の高さ方向であるＺ軸が曲率を有していない。
ノズル２０の先端２０ａと凹曲面Ｒとの間の距離（最短距離）は、製造装置１０におけるノズル１３の先端と電極１４との間の距離（最短距離）と同様にすることができる。

凹曲面Ｒは、その任意の位置における法線がノズル２０の先端又はその近傍を通るような値となっていることが好ましい。この観点から、凹曲面Ｒは、真球の球殻の内面と同じ形状をしていることが特に好ましい。

図３及び図４に示すとおり、凹曲面Ｒの最底部は開口しており、その開口部にノズルアセンブリ２１が取り付けられている。

ノズルアセンブリ２１は、先に述べたノズル２０と、該ノズル２０を支持する支持部２２とを有している。ノズル２０は導電性材料から構成されており、一般には金属から構成されている。一方、支持部２２は電気絶縁性材料から構成されている。したがって、先に述べた電極１９とノズル２０とは、支持部２２によって電気的に絶縁されている。ノズル２０は接地されている。ノズル２０の先端２０ａは凹曲面Ｒからなる電極１９内に露出している。ノズル２０は支持部２２を貫通しており、ノズル２０の後端２０ｂは、電極１９の背面側（すなわち、凹曲面Ｒと反対側）において露出している。なおノズル２０は必ずしも支持部２２を貫通している必要はなく、支持部２２に設けた原料液供給用の貫通孔の途中にノズル２０の後端２０ｂが位置していてもよい。ノズル２０の後端２０ｂあるいは支持部２２に設けた原料液供給用の貫通孔は、原料液の供給源（図示せず）に接続されている。ノズルアセンブリ２１は原料の供給源とともに原料噴射手段を構成する。

本実施形態の製造装置１８においては、図３及び図４に示すとおり、ノズルアセンブリ２１におけるノズル２０の基部の近傍に、貫通孔からなる空気流噴射手段２３が設けられている。空気流噴射手段２３は、ノズル２０の延びる方向に沿って形成されている。更に空気流噴射手段２３は、ノズル２０の先端２０ａの方向に向けて空気流を噴射させることが可能なように形成されている。電極１９の開口端側から見たとき、空気流噴射手段２３は、ノズル２０を取り囲むように２個設けられている。空気流噴射手段２３は、ノズル２０を挟んで対称な位置に形成されている。貫通孔からなる空気流噴射手段２３は、その後端側の開口部が空気流の供給源（図示せず）に接続されている。この供給源から空気が供給されることで、ノズル２０の周囲から空気が噴射されるようになっている。噴射した空気は、ノズル２０の先端２０ａから噴射され、かつ電界の作用によって細長く引き伸ばされた原料液を、空気流噴射手段２３に対向する位置に配置された捕集用電極（図示せず）に向けて搬送する。なお、図３及び図４においては、空気流噴射手段２３が２個設けられている状態が示されているが、空気流噴射手段２３を設ける個数はこれに限られず、１個又は３個以上であってもよい。更に空気流噴射手段をなす貫通孔の形状（断面形状）は円形に限られず、矩形、楕円、二重円環、三角、ハニカム等でもよい。均一な空気流を得る観点からはノズルを囲む環状の貫通孔が望ましい。

そして本実施形態の製造装置１８においては、陰極である電極１９の表面のうちの、ノズル２０と対向する面の全面とノズル２０と対向しない面の一部に、表面に誘電体の露出した被覆体２０７が配置されている。電極１９と被覆体２０７とは直接に接触している。被覆体２０７は、凹曲面Ｒからなる電極１９と相補形状を有する中空の凸部２０７ａを有している。凸部２０７ａの頂部は開口しており、該開口には、ノズルアセンブリ２１が嵌め込まれるようになっている。凸部２０７ａは電極１９の表面のうちのノズル２０と対向する面を被覆する。また被覆体２０７は、中空の凸部２０７ａの開口端から水平方向に延出するフランジ部２０７ｂを有している。フランジ部２０７ｂは電極１９の表面のうちのノズル２０と対向しない面の一部（フランジ部１９ａ）を被覆する。被覆体２０７を、電極１９の凹曲面Ｒに嵌め合わせた状態においては、所定の接合部材によって電極１９と被覆体２０７とを固定する。

前記の接合部材は誘電体で構成されていることが好ましい。こうすることで、接合部材自身に電気が流れることがなくなり、電極１９と被覆体２０７との接合部から発生する電気力線を抑えることが可能となり、電極１９とノズル２０との間の電界の乱れを防止することができる。また、接合部材によって電極１９と被覆体２０７とを接合することで、電極１９を被覆する被覆体２０７の種類を変更する場合に、該被覆体２０７を容易に取り換えることができ、製造装置１８が使いやすくなる。

接合部材としては例えば粘着剤を用いることができる。接合部材としては、後述するとおりネジを用いることもできる。粘着剤としては、例えばエポキシ樹脂系の接着剤や外付けテープなどを用いることができる。特に義歯安定剤のような着脱可能な粘着剤を用いることで、被覆体２０７を電極１９から取り外ししやすくなり、製造装置１８のメンテナンス性が向上する。ネジを用いる場合、該ネジは誘電体製や木製であり得る。これらの材料からなる接合部材によって電極１９と被覆体２０７と接合し、両者間に空気層が生じにくくなり、電極１９とノズル２０との間の電界を安定させることができる。

図３及び図４に示す実施形態においては、フランジ部２０７ｂに形成された貫通孔２０７ｃに、接合部材としてのボルト２０７ｄを通し、該ボルト２０７ｄを、電極１９のフランジ部１９ａに設けられたネジ穴１９ｂにねじ込んで、電極１９と被覆体２０７とを固定している。

貫通孔２０７ｃには、ボルト２０７ｄの頭部よりも大きな寸法の穴（ザグリ穴）が形成されている。それによって、電極１９と被覆体２０７とが固定された状態においては、ボルト２０７ｄの頭部は被覆体２０７の表面から突出せず、被覆体２０７の内部に位置するようになる。ボルト２０７ｄを、被覆体２０７の表面から極力突出させないようにすることで、電極１９とノズル２０との間の電界を安定させることができる。なお、電極１９の背面側からボルトを挿入することで、電極１９と被覆体２０７とを固定すれば、被覆体２０７の表面側にザグリ穴を形成する必要がないので、電界をより安定させることができる。

前記のボルト２０７ｄは、電極１９とノズル２０との間の電界を安定させる観点から誘電体から構成されていることが好ましく、具体的にはポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ガラス繊維強化ポリアミドＭＸＤ６、ポリカーボネート、ポリプロピレン、セラミック、テフロン（登録商標）、ポリフッ化ビニリデン、非熱可塑性ポリイミド樹脂、硬質ポリ塩化ビニルなどが挙げられる。

本実施形態で用いる被覆体２０７を構成する誘電体としては、電極１４を被覆する被覆体１７を構成する誘電体と同様のものを用いることができる。そして各種の熱可塑性樹脂を溶融成形して得られた成形体を用いると簡便でよい。該誘電体には被覆体１７で使用したのと同様の帯電防止剤を含有させることができる。また電極１９を被覆する被覆体２０７の厚みは、電極１４を被覆する被覆体１７の厚みと同様とすることができる。

本実施形態の製造装置１８を用いた場合にも、先に述べた実施形態の製造装置１０と同様に、被覆体２０７の作用によって原料液の帯電量を増加させることができる。しかも本実施形態の製造装置１８は電極１９が凹球面形状をしているため、原料液の帯電量の増加が一層顕著となる。製造装置１８においては、ノズル２０の先端２０ａからほぼ等距離の位置に、ノズル２０の面積よりもはるかに広い電極面がある。陰極である電極１９と陽極であるノズル２０に蓄積する電荷の総量は等しいから、ノズル２０の表面には電極１９に比べてはるかに高密度に電荷が分布することになり、その結果、ノズル２０近傍の電界が強くなる。この強力な電界が原料液の帯電量を一層増加させるのである。この観点からはノズル２０の面積は小さいことが好ましく、特にノズル２０の長さ（ノズル２０の先端２０ａと後端２０ｂの間の距離）は短いことが好ましい。具体的にはノズル２０の長さは５０ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以下であることが更に好ましく、５ｍｍ以下であることが一層好ましい。また本実施形態のように電極１９を凹球面形状にすることによって、平面状の電極を用いた場合よりも電極の嵩を減らすことができるので、製造装置１８を小型化することができる。

ノズル２０は、その延びる方向が、電極１９の凹曲面Ｒにおける開口端によって画成される円の中心か、又はその中心の近傍と、該凹曲面Ｒにおける最底部に設けられた開口の中心か、又はその中心の近傍とを通るように配置されることが好ましい。とりわけ、凹曲面Ｒの開口端によって画成される円を含む平面と、ノズル２０の延びる方向とが直交していることが好ましい。このようにノズル２０を配置することで、ノズル２０の先端に電界が更に一層集中するようになる。

ノズル２０の先端２０ａの位置に関しては、該先端２０ａが、電極１９の凹曲面Ｒにおける開口端によって画成される円を含む平面内又は該平面近傍に位置することが好ましい。特に、該平面よりも該凹曲面Ｒの内側に位置するように該ノズル２０を配置することが好ましい。具体的には該平面よりも１〜１０ｍｍ内側に配置することが好ましい。ノズル２０の先端２０ａの位置をこのようにすることで、ノズル２０の先端２０ａから噴射された原料液が、電極１９の凹曲面Ｒに引き寄せられにくくなり、該凹曲面Ｒが該原料液によって汚染されづらくなる。この観点から、電極１９の凹曲面Ｒは、真球の球殻の略半球面の形状をしていることが特に好ましい。

本実施形態の製造装置１８において、電極１９はノズル２０と対向しない面のすべてをも、表面に誘電体の露出した被覆体で被覆してもよい。具体的には、図４において、電極１９の外面（凹曲面Ｒとは反対側の面）及びフランジ部１９ａの端面をも被覆体で被覆してもよい。また、先に述べた実施形態の製造装置１０と同様に、電極１９における凹曲面Ｒの内面に被覆体２０７を配置することに加えて、又はそれに代えて、ノズル２０の外面の略全面を表面に誘電体の露出した被覆体によって被覆することでも、原料液の帯電量を増加させることができる。具体的には、先に述べた図２に示す構成を採用することができる。これらに加えて更に、捕集手段の一部である捕集用電極の略全面を表面に誘電体の露出した被覆体で被覆してもよい。

図５には、本発明の製造装置の更に別の実施形態が示されている。図５（ｂ）には、本実施形態における製造装置３１０の上面図が示されている。図５（ａ）は、図５（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面を図の下方から眺めたときの側面図である。これらの図に示すとおり、製造装置３１０は、基本的には図１及び図２に示す製造装置１０の板状の電極１４を凹球面形状の電極３１４に置き換えたものである。なお図５に示す実施形態に関し、特に説明しない点については、図１ないし図４に示す実施形態に関する説明が適宜適用される。また図５において、図１ないし図４と同じ部材には同じ符号を付してある。

製造装置３１０は、ナノファイバ製造用の原料液を噴射する原料噴射手段１１を備えている。原料噴射手段１１は送液部１２及びノズル１３を有している。ノズル１３の開口の直上の位置に、凹球面形状の電極３１４がその内面を下に向けて配置されている。ノズル１３と電極３１４は金属等から構成されており導電性を有している。ノズル１３と電極３１４との間には、アース１０２と金属導線１０３を介して、電圧発生手段である直流高圧電源１０１によって直流電圧が印加されるようになっている。ノズル１３は図５（ａ）に示すとおり接地され、陽極となる。これに対して電極３１４には負電圧が印加され、陰極となる。
電極３１４は全体として凹球面形状をしており、特に略椀形をしている。そしてその内面に凹曲面Ｒを備え、その開口端の位置に平面状のフランジ部３１４ａを有している。更に電極３１４は対向する二つの側面の位置に、空気流噴射手段１５を配置するための開口３２０と、空気流噴射手段１５から噴射された空気流及びノズル１３から噴射されファイバ状になった原料液を通すための開口３２１を有している。なお電極３１４は、その内面が凹曲面Ｒとなっている限りにおいて、その外面の形状は略椀形になっていることを要せず、その他の形状となっていてもよい。

製造装置３１０は空気流噴射手段１５を備えている。空気流噴射手段１５は、電極３１４に設けられた開口３２０を通して、ノズル１３と電極３１４の間に空気流を噴射することが可能な位置に配置されている。生成されたファイバは正に帯電しており、陽極であるノズル１３から陰極である電極３１４に向かって伸びていくが、空気流噴射手段１５から噴射された空気流はこのファイバの進行方向を転換させ、開口３２１を通して捕集手段のある方向（図５（ｂ）の図の下方向）に搬送する。

そして本実施形態の製造装置３１０においては、陰極である電極３１４の表面のうちの凹曲面Ｒの全面及びフランジ部３１４ａの一部の面に、表面に誘電体の露出した被覆体３０７が被覆されている。ノズル１３の先端は凹曲面Ｒの外側に位置しているため、当該凹曲面Ｒ及びフランジ部３１４ａの一部の面はノズル１３と対向している。被覆体３０７の厚みは略一定であり、電極３１４と被覆体３０７とは直接に接触している。電極３１４と被覆体３０７とは、図３に示した電極１９と被覆体２０７と同様に、電極３１４のフランジ部３１４ａ及び被覆体３０７のフランジ部に形成された貫通孔にボルトを通してボルト締めによって固定される。

本実施形態で用いる被覆体３０７を構成する誘電体としては、図１に示す製造装置１０の被覆体１７を構成する誘電体と同様のものを用いることができる。そして各種の熱可塑性樹脂を溶融成形して得られた成形体を用いると簡便でよい。該誘電体には被覆体１７で使用したのと同様の帯電防止剤を含有させることができる。また電極３１４を被覆する被覆体３０７の厚みは、電極１４を被覆する被覆体１７の厚みと同様とすることができる。
本実施形態の製造装置３１０を用いた場合にも、先に述べた実施形態の製造装置１０及び製造装置１８と同様に、被覆体３０７の作用によって原料液の帯電量を増加させることができる。しかも本実施形態の製造装置３１０は、製造装置１８と同様に、電極３１４が凹球面形状をしているため、原料液の帯電量の増加が一層顕著となり、しかも製造装置を小型化することができる。このときノズル１３の長さは５０ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以下であることが更に好ましく、５ｍｍ以下であることが一層好ましい。

ノズル１３の先端と凹曲面Ｒとの間の距離（最短距離）は、製造装置１０におけるノズル１３の先端と電極１４との間の距離（最短距離）と同様にすることができる。ノズル１３の先端の位置は、電極３１４の凹曲面Ｒの中心か、又はその中心の近傍に位置することが好ましい。具体的には凹曲面Ｒの中心から１０ｍｍ以内の位置に配置することが好ましい。これによってノズル１３の先端の電界が一層強くなり、原料液の帯電量が増加する。この観点から、電極３１４の凹曲面Ｒは、真球の球殻の略半球面の形状をしていることが特に好ましい。本実施形態の製造装置３１０では図５（ａ）に示すように、電極３１４を、凹曲面Ｒの開口端によって画成される円を含む平面がノズル１３の延びる方向と略直交するように配置したが、図６に示すように、該平面とノズル１３の延びる方向とが９０度以外の角度で交わるように傾けて電極３１４を配置してもよい。

本実施形態の製造装置３１０において、電極３１４はノズル１３と対向しない面の一部又はすべてをも、表面に誘電体の露出した被覆体で被覆してもよい。具体的には、図５（ａ）において、電極３１４の外面（凹曲面Ｒとは反対側の面）及びフランジ部３１４ａの端面をも被覆体で被覆してもよい。また、製造装置１０と同様に、電極３１４における凹曲面Ｒの内面に被覆体３０７を配置することに加えて、又はそれに代えて、ノズル１３の外面の略全面を表面に誘電体の露出した被覆体によって被覆することでも、原料液の帯電量を増加させることができる。具体的には、先に述べた図２に示す構成を採用することができる。これらに加えて更に、捕集手段の一部である捕集用電極の略全面を表面に誘電体の露出した被覆体で被覆してもよい。

図７には、本発明の製造装置の更に別の実施形態が示されている。図７（ａ）には、本実施形態における製造装置４１０の側面図が示されている。図７（ｂ）は、図７（ａ）における正面図である。これらの図に示すとおり、製造装置４１０は、基本的には図１及び図２に示す製造装置１０において電極１４を被覆する被覆体１７の代わりにノズル１３を被覆する被覆体１０７を用い、かつ電圧発生手段１０１の極性を反転させたものである。なお図７に示す実施形態に関し、特に説明しない点については、図１ないし図５に示す実施形態に関する説明が適宜適用される。また図７において、図１ないし図５と同じ部材には同じ符号を付してある。

製造装置４１０は、ナノファイバ製造用の原料液を噴射する原料噴射手段１１を備えている。原料噴射手段１１は送液部１２及びノズル１３を有している。
ノズル１３の開口の直上の位置に、板状の電極１４がノズル１３の開口に対面して配置されている。ノズル１３と電極１４は金属等から構成されており導電性を有している。ノズル１３と電極１４との間には、アース１０２と金属導線１０３を介して、電圧発生手段である直流高圧電源４０１によって直流電圧が印加されるようになっている。ノズル１３は図７（ｂ）に示すとおり接地され、陰極となる。これに対して電極１４には正電圧が印加され、陽極となる。

製造装置４１０は空気流噴射手段１５を備えている。原料液から形成されたナノファイバは後述するように負に帯電しており、陰極であるノズル１３から陽極である電極１４に向かって伸びていこうとする。空気流噴射手段１５から噴射された空気流はこのナノファイバの進行方向を転換させ、捕集手段のある方向（図７（ａ）の図の右方向）に搬送するとともに、ナノファイバを延伸させることに寄与する。

また製造装置４１０は製造装置１０と同様の、第２空気流噴射手段１６、ナノファイバを捕集する捕集手段（捕集用電極及び捕集体）及び空気排気手段、を備えている。負に帯電したナノファイバを捕集用電極に誘引するために、捕集用電極には陰極であるノズル１３よりも高い（正の）電位を与える。誘引を更に効率的にするため、陽極である電極１４よりも高い（正の）電位を与えることが好ましい。

以上が本実施形態の製造装置４１０の基本構造であるところ、本製造装置４１０においては、ノズル１３の外面の略全面が、表面に誘電体の露出した被覆体１０７によって被覆されている。被覆体の効果をより強めるため、被覆体１０７は、図２に示すように、ノズル１３の先端１３ａを越えて延出していることが好ましい。

前記のように、ノズル１３の外面を表面に誘電体の露出した被覆体１０７で被覆することによって、ノズル１３から噴射される原料液の帯電量を顕著に高めることができる。そのメカニズムは次のように考えられる。本実施形態の電界紡糸装置４１０においては、電極１４とノズル１３の間に形成された電界によって、原料液中の陰イオンは電極１４（陽極）側に引き寄せられ、原料液中の陽イオンはノズル１３（陰極）の内面に引き寄せられる。このため電極１４に向けて噴射される原料液には陰イオンが多く含まれ、原料液は負に帯電する。同時に、電極１４とノズル１３の間に印加された電圧によって、ノズル１３（陰極）の外面から大気に電子が放出され、電極１４（陽極）に向けて飛来する。この電子の放出によってノズル１３で負電荷が消費され、ノズル１３において原料液を負に帯電させる能力が低下する。このため原料液の帯電量が減少する。一方、陰極であるノズル１３の外面を、表面に誘電体の露出した被覆体１０７で被覆すれば、ノズル１３からの電子の放出を抑制することができる。その結果、ノズル１３での帯電能の低下を抑制でき、原料液の帯電量が高まると考えられる。更に、ノズル１３から電極１４に飛来する電子の数が少なくなるため、電極１４とノズル１３の間の放電が抑制され、電極１４とノズル１３の間の印加電圧を増やすことや、距離を狭めることが可能になる。これにより、電極１４とノズル１３の間の電界を強めて原料液の帯電量を高められる。また、ノズル１３から電極１４に飛来する電子の数が少なくなると、電極１４とノズル１３の間に流れる電流（漏れ電流）が減り、ナノファイバ製造時の消費電力が低減するという効果も期待できる。
上記効果を有効に発現させるためには、ノズル１３の外面の略全面（９０％以上の面積）を被覆体１０７で被覆することが好ましく、特にノズル１３の外面の全面（１００％の面積）を被覆体１０７で被覆することが好ましい。また被覆体１０７をノズル１３の先端を越えて延出させることによって、ノズル１３の先端から電子が放出されるのを抑制でき、原料液の帯電量を更に高めることができる。ノズル１３の先端を越えて延出させる、被覆体１０７の延出部分の長さの好ましい範囲は、製造装置１０を用いた実施形態で述べたとおりである。

本実施形態の製造装置においては、ノズル１３の外面に、表面に誘電体の露出した被覆体１０７を配置することに加えて、又はそれに代えて、電極１４の表面のうちの、ノズル１３と対向する面の略全面を、表面に誘電体の露出した被覆体で被覆することでも、原料液の帯電量を増加させることができる。表面に誘電体の露出した被覆体で電極１４を被覆することによって、ノズル１３から飛来し電極１４に流入する電子の数を抑制することができる。その結果、電極１４とノズル１３の間の放電が起きにくくなり、電極１４とノズル１３の間の印加電圧を増やすことや、距離を狭めることが可能になる。これにより、電極１４とノズル１３の間の電界を強めて原料液の帯電量を高められる。また、ノズル１３から電極１４に流入する電子の数が少なくなると、電極１４とノズル１３の間に流れる電流（漏れ電流）が減り、ナノファイバ製造時の消費電力が低減するという効果も期待できる。

前記効果を有効に発現させるためには、ノズル１３と対向する面の略全面（９０％以上の面積）を被覆体で被覆することが好ましく、特にノズル１３と対向する面の全面（１００％の面積）を被覆体で被覆することが好ましい。被覆していない面の面積が大きいと、そこから電子が電極１４に流入し、放電や漏れ電流を有効に抑制することができない。また、電極１４の表面のうちのノズル１３と対向する面だけではなく、ノズル１３と対向しない面をも被覆体で被覆することによって上記効果は一層大きくなる。ノズル１３と対向しない面にも少なからず電子が流入するからである。原料液の帯電量を高め、ナノファイバ製造時の消費電力を低減するという観点からは、電極１４のすべての面を被覆体で被覆するのが好ましい。

これらに加えて、捕集手段の一部である捕集用電極の略全面を表面に誘電体の露出した被覆体で被覆してもよい。捕集用電極には、負に帯電したナノファイバを誘引するため、陰極であるノズル１３よりも高い（正の）電位が与えられている。このためノズル１３から放出された電子は、捕集用電極にも飛来する。捕集用電極の略全面を表面に誘電体の露出した被覆体で被覆することによって、ノズル１３から飛来した電子が捕集用電極に流入するのを防ぐことができる。これによって捕集用電極とノズル１３の間に流れる電流（漏れ電流）が減り、ナノファイバ製造時の消費電力が低減するという効果が期待できる。

図８には、本発明の更に別の実施形態が示されている。図８（ａ）には、本実施形態における製造装置５１０の側面図が示されている。図８（ｂ）は、図８（ａ）における正面図である。これらの図に示すとおり、本実施形態の製造装置５１０は、基本的には図１及び図７に示す製造装置１０，４１０と同じ構造を有している。本実施形態の製造装置５１０が、図１及び図７に示す製造装置１０，４１０と異なる点は、空気流噴射手段の構造である。図１及び図７に示す製造装置１０，４１０においては、２つの空気流噴射手段を採用していたのに対し、本実施形態の製造装置５１０では単一の空気流噴射手段１５Ａを採用している。

図９には、図８に示す製造装置５１０における空気流噴射手段１５Ａの一部破断斜視図が示されている。空気流噴射手段１５Ａは、その前面に、空気流が噴出する複数の開口部１５１Ａを有している。また空気流噴射手段１５Ａは、その背面に、空気の供給管１５２Ａが接続されている。更に空気流噴射手段１５Ａはマニホールド構造を有しており、その内部に空気溜まりの空間、すなわちマニホールド１５３Ａが形成されている。マニホールド１５３Ａが形成されていることで、開口部１５１Ａから均一に空気流を噴射することができる。また、電極１４とノズル１３の間の空間を隙間なく空気流が流れることができ、ノズル１３から吐出された原料液が電極１４に引き寄せられて付着することを効果的に防止することができる。また、より高い電圧を印加して原料液の帯電量を高められる。

空気流噴射手段１５Ａは誘電体で構成されていることが好ましい。こうすることで電極１４とノズル１３との間の電界の乱れを防止することができる。誘電体の材料としては、電極１４を被覆する誘電体と同様の様々な材料を用いることができる。特に、電極１４の被覆に使用する材質と同じ材料を用いることが、電極１４とノズル１３との間の電界の乱れを防止できる点から好ましい。

図８に示すとおり、空気流噴射手段１５Ａは、電極１４とノズル１３との間の空間に開口部１５１Ａが臨むように配置されている。こうすることで電極１４とノズル１３との間の空間を隙間なく空気流が流れることができ、ノズル１３から吐出された原料液が電極１４に引き寄せられて付着することを効果的に防止することができる。また、より高い電圧を印加して原料液の帯電量を高められる。

空気流噴射手段１５Ａの前面に形成されている開口部１５１Ａは、上述したマニホールド１５３Ａと外部空間とを連通させるものである。開口部１５１Ａの配置は自由に設定することができ、限定されるものではない。例えば図９に示すとおり、水平方向Ｈに延びる開口部列が、鉛直方向Ｖに沿って多列（図９では３列）に並ぶように、各開口部１５１Ａを千鳥格子状に配置することができる。このように開口部１５１Ａを配置することで、電極１４とノズル１３との間の空間を隙間なく空気流が流れることができ、ノズル１３から吐出された原料液が電極１４に引き寄せられて付着することを効果的に防止することができる。また、より高い電圧を印加して原料液の帯電量を高められる。

開口部１５１Ａは、例えば細幅の隙間からなる空間であるか、又は略柱状の空間であり得る。したがって開口部１５１Ａが、空気流噴射手段１５Ａの前面において開口している形状は、細幅の線状であるか、又は円形や楕円形、及び三角形や四角形などの多角形などであり得る。加工性の点からは円形が好ましい。開口部１５１Ａがこれらの形状をしていることで、電極１４とノズル１３との間の空間を隙間なく空気流が流れることができ、ノズル１３から吐出された原料液が電極に引き寄せられて付着することを防止することができる。また、より高い電圧を印加して溶液の帯電量を高められる。更に、空気の消費量を抑えることができる。

開口部１５１Ａが細幅の線状の空間である場合、幅の最小値は０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることがより好ましい。こうすることで、圧力損失を抑えて空気流を噴射することができる。幅の最大値は１．５ｍｍ以下であることが好ましく、１．２ｍｍ以下であることがより好ましい。こうすることで、ノズル１３から吐出された原料液を捕集手段に吹き飛ばすために十分な空気流の流量を確保することができ、紡糸が可能になる。また、空気の消費量を抑えることができる。同様の点から、０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下が好ましく、０．３ｍｍ以上１．２ｍｍ以下がより好ましい。

開口部１５１Ａが略柱状の空間である場合、例えば略円柱状の空間である場合、上述の理由と同様の理由により、直径の最小値は０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることがより好ましく、また、直径の最大値は１．５ｍｍ以下であることが好ましく、１．２ｍｍ以下であることがより好ましい。具体的には、直径は０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下が好ましく、０．３ｍｍ以上１．２ｍｍ以下がより好ましい。

空気流噴射手段１５Ａの前面において開口部１５１Ａが規則的に配置されている場合、例えば千鳥格子状に開口部が規則的に配置されている場合、ピッチの最小値は３ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましい。このようにすることで、開口部１５１Ａの数が過度に多くなることを防止でき、空気流噴射手段１５Ａの加工費を抑制できる。ピッチの最大値は１５ｍｍ以下であることが好ましく、１２ｍｍ以下であることがより好ましい。このようにすることで、各開口部１５１Ａから噴射された空気流の間に隙間が生じにくくなり、ノズル１３から吐出された原料液が電極１４に付着することを、広角的に防止できる。

図１０には、本発明の更に別の実施形態が示されている。本実施形態の製造装置６１０は、基本的には図３及び図４に示す製造装置１８と同じ構造を有している。本実施形態の製造装置６１０が、図３及び図４に示す製造装置１８と異なる点は、空気流噴射手段の構造である。図３及び図４に示す製造装置１８では、ノズルアセンブリ２１におけるノズル２０の基部の近傍に、貫通孔からなる空気流噴射手段２３が設けられている。これに対して、本実施形態の製造装置６１０では、ノズルアセンブリ２１の先端に、空気流噴射手段としてのマニホールド部材２４が取り付けられている。

図１０の要部分解斜視図である図１１に示すように、マニホールド部材２４は略円筒形をしている。略円筒の内部空間には、ノズル２０を含むノズル先端域２１０が挿入される。また、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すとおり、略円筒形をしたマニホールド部材２４は、円環面をした２つの面２４２ａ，２４２ｂのうち、前面２４２ａにおいて多数の空気流噴射口２４１が開口している。空気流噴射口２４１は、略円筒の高さ方向と同方向に延びている。またマニホールド部材２４には、前面２４２ａと反対側に位置する円環面をした背面２４２ｂにおいて開口する空気溜まりの空間、すなわちマニホールド２４３が形成されている。マニホールド２４３は円環体からなる空間である。図１２（ｂ）に示すとおり、マニホールド２４３は、上述した空気流噴射口２４１と連通している。また、図１０に示すとおり、マニホールド部材２４がノズルアセンブリ２１の先端に取り付けられた状態においては、ノズルアセンブリ２１に形成された貫通孔２３とマニホールド２４３とが連通する。

図１２（ａ）に示すとおり、マニホールド部材２４の前面２４２ａに設けられた空気流噴射口２４１は、電極１９の開口部を正面視したとき、ノズル２０を取り囲むように、該ノズル２０を中心とした同心円の位置に複数位置している。このように空気流噴射口２４１を配置することで、電極１９とノズル２０との間の空間を隙間なく空気流が流れることができ、ノズル２０から吐出された原料液が電極に引き寄せられて付着することを効果的に防止することができる。また、より高い電圧を印加して原料液の帯電量を高められる。

各空気流噴射口２４１を同心円状に配置した場合、ピッチ円の半径の最小値は６ｍｍ以上であることが好ましく、７．５ｍｍ以上であることがより好ましい。こうすることで、ノズル２０と干渉せずにノズル２０の周囲に隙間のない空気流を生じさせることができる。ピッチ円の半径の最大値は１５ｍｍ以下であることが好ましく、１２．５ｍｍ以下であることがより好ましい。こうすることで、ノズル２０の先端において空気流の逆流が発生することを効果的に抑えることができ、紡糸を可能にできる。同様の点からピッチ円の半径は、６ｍｍ以上１５ｍｍ以下が好ましく、７．５ｍｍ以上１２．５ｍｍ以下がより好ましい。

また、各空気流噴射口２４１を同心円状に配置した場合、隣り合う空気流噴射口２４１とノズル２０の中心とがなす角度の最小値は５°以上であることが好ましく、８°以上であることがより好ましい。こうすることで、ノズル２０の周囲に隙間のない空気流をつくることができ、また加工費を抑えられる。前記角度の最大値は６０°以下であることが好ましく、３０°以下であることがより好ましい。こうすることで、電極１９とノズル２０との間の空間を隙間なく空気流が流れることができ、ノズル２０から吐出された原料液が電極に引き寄せられて付着することを効果的に防止することができる。また、より高い電圧を印加して原料液の帯電量を上げることができる。同様の観点から、前記の角度は５°以上６０°以下が好ましく、８°以上３０°以下が一層好ましい。

空気流噴射口２４１は、略柱状の空間、例えば略円柱状の空間からなる。この場合、直径の最小値は０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることがより好ましく、また、直径の最大値は１．５ｍｍ以下であることが好ましく、１．２ｍｍ以下であることがより好ましい。具体的には、直径は０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下が好ましく、０．３ｍｍ以上１．２ｍｍ以下がより好ましい。こうすることで、圧力損失を抑えて空気流を噴射することができる。また、ノズル２０から吐出された原料液を捕集手段に吹き飛ばすために十分な空気流の流量を確保することができ、紡糸が可能になる。更に、空気の消費量を抑えることができる。

以上の構造を有する図１０ないし図１２に示す実施形態の製造装置６１０によれば、ノズル２０の延びる方向と同方向に空気流を噴射することができる。それによって、原料液に余計な力が加わることが効果的に抑えられ、原料液が千切れにくくなるので、ナノファイバの生産性が向上する。

以上の各実施形態の製造装置において用いられる原料液としては、ファイバ形成の可能な高分子化合物が溶媒に溶解又は分散した溶液あるいは高分子化合物を加熱、溶融した融液を用いることができる。原料液に高分子溶液を用いるエレクトロスピニング法は溶液法、高分子融液を用いる方法は溶融法と呼ばれることがある。該溶液又は融液には適宜、無機物粒子、有機物粒子、植物エキス、界面活性剤、油剤、イオン濃度を調整するための電解質等を配合することができる。

ナノファイバ製造用の高分子化合物としては一般に、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−ｍ−フェニレンテレフタレート、ポリ−ｐ−フェニレンイソフラテート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステルカーボネート、ナイロン、アラミド、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、ポリペプチド等が例示できる。用いられる高分子化合物は１種類に限定されるわけではなく、前記例示した高分子化合物から任意の複数種類を組み合わせて用いることができる。

原料液に、高分子化合物が溶媒に溶解又は分散した溶液を用いる場合、該溶媒としては、水、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジベンジルアルコール、１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、アセトン、ヘキサフルオロアセトン、フェノール、ギ酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、塩化メチル、塩化エチル、塩化メチレン、クロロホルム、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、四塩化炭素、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジクロロプロパン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、酢酸、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロペンタン、ｏ−キシレン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ピリジン等を例示することができる。用いる溶媒は１種類に限定されるわけではなく、前記例示した溶媒から任意の複数種類を選定し、混合して用いても構わない。

特に溶媒として水を用いる場合は、水への溶解度の高い下記のような天然高分子及び合成高分子を用いるのが好適である。天然高分子としては、例えばプルラン、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、ポリ−γ−グルタミン酸、変性コーンスターチ、β−グルカン、グルコオリゴ糖、ヘパリン、ケラト硫酸等のムコ多糖、セルロース、ペクチン、キシラン、リグニン、グルコマンナン、ガラクツロン酸、サイリウムシードガム、タマリンド種子ガム、アラビアガム、トラガントガム、大豆水溶性多糖、アルギン酸、カラギーナン、ラミナラン、寒天（アガロース）、フコイダン、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等が挙げられる。合成高分子としては、例えば部分鹸化ポリビニルアルコール、低鹸化ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリル酸ナトリウム等が挙げられる。これらの高分子化合物は１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの高分子化合物のうち、ナノファイバの調製が容易である観点から、プルラン等の天然高分子、並びに部分鹸化ポリビニルアルコール、低鹸化ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及びポリエチレンオキサイド等の合成高分子を用いることが好ましい。

また、水への溶解度は高くないが、ナノファイバ形成後に不溶化処理できる完全鹸化ポリビニルアルコール、架橋剤と併用することでナノファイバ形成後に架橋処理できる部分鹸化ポリビニルアルコール、ポリ（Ｎ−プロパノイルエチレンイミン）グラフト−ジメチルシロキサン／γ−アミノプロピルメチルシロキサン共重合体等のオキサゾリン変性シリコーン、ツエイン（とうもろこし蛋白質の主要成分）、ポリエステル、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリメタクリル酸樹脂等のアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエチレンテフタレート樹脂、ポリブチレンテフタレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂などの高分子化合物も用いることができる。これらの高分子化合物は単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

以上の各実施形態の製造装置によって製造されるナノファイバは、その太さを円相当直径で表した場合、一般に１０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下、特に１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下のものである。ナノファイバの太さは、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察によって測定することができる。

本発明のナノファイバ製造装置を使用して製造したナノファイバは、それを集積させたナノファイバ成型体として各種の目的に使用することができる。成型体の形状としては、シート、綿（わた）状体、糸状体などが例示される。ナノファイバ成型体は他のシートと積層したり、各種の液体、微粒子、ファイバなどを含有させたりして使用してもよい。ナノファイバシートは、例えば医療目的や、美容目的等の非医療目的でヒトの肌、歯、歯茎等に付着されるシートとして好適に用いられる。また、高集塵性でかつ低圧損の高性能フィルタ、高電流密度での使用が可能な電池用セパレータ、高空孔構造を有する細胞培養用基材等としても好適に用いられる。ナノファイバの綿状体は防音材や断熱材等として好適に用いられる。

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば図１に示す実施形態において、ノズル１３は曲率を有する曲管であってもよい。あるいは図３及び図４に示す実施形態において、電極１９の凹曲面Ｒは、半球の球殻の内面の形状であることが好ましいが、これに代えて例えば、球冠の球殻の内面の形状としてもよい。

また、図３及び図４に示す実施形態においては、ノズル２０を凹曲面Ｒの最底部に配置したが、それ以外の位置にノズル２０を配置してもよい。

更に、本発明によって奏される有利な効果が損なわれない範囲において、一の実施形態の技術要素を他の実施形態の技術要素と置換してもよい。例えば図７に示す実施形態において、図８に示す空気流噴射手段１５Ａを採用してもよい。

上述した実施形態に関し、本発明は更に以下のナノファイバ製造装置を開示する。
＜１＞
ナノファイバ製造用の原料液を噴射する導電性のノズルを備えた原料噴射手段と、
前記ノズルと離間して配置された電極と、
前記ノズルと前記電極の間に電圧を発生させる電圧発生手段と、
前記ノズルと前記電極の間に空気流を噴射することが可能に配置された空気流噴射手段と、
ナノファイバを捕集する捕集手段と、を備えたナノファイバ製造装置であって、
前記電圧発生手段は、前記ノズルが陽極になり、かつ前記電極が陰極になるように電圧を発生させ、
前記電極は前記ノズルと対向する面の略全面が表面に誘電体の露出した被覆体で被覆され、
前記表面に露出した誘電体の厚みが０．８ｍｍ以上であるナノファイバ製造装置。

＜２＞
電極はノズルと対向しない面の一部又はすべてが、表面に誘電体の露出した被覆体で被覆されている＜１＞に記載のナノファイバ製造装置。
＜３＞
表面に誘電体の露出した被覆体によって前記ノズルの外面の略全面が被覆されているとともに、該被覆体が該ノズルの先端を越えて延出している＜１＞又は＜２＞に記載のナノファイバ製造装置。
＜４＞
ナノファイバ製造用の原料液を噴射する導電性のノズルを備えた原料噴射手段と、
前記ノズルと離間して配置された電極と、
前記ノズルと前記電極の間に電圧を発生させる電圧発生手段と、
前記ノズルと前記電極の間に空気流を噴射することが可能に配置された空気流噴射手段と、
ナノファイバを捕集する捕集手段と、を備えたナノファイバ製造装置であって、
前記電圧発生手段は、前記ノズルが陽極になり、かつ前記電極が陰極になるように電圧を発生させ、
表面に誘電体の露出した被覆体によって、前記ノズルの外面の略全面が被覆されているとともに、該被覆体が該ノズルの先端を越えて延出しているナノファイバ製造装置。
＜５＞
ナノファイバ製造用の原料液を噴射する導電性のノズルを備えた原料噴射手段と、
前記ノズルと離間して配置された電極と、
前記ノズルと前記電極の間に電圧を発生させる電圧発生手段と、
前記ノズルと前記電極の間に空気流を噴射することが可能に配置された空気流噴射手段と、
ナノファイバを捕集する捕集手段と、を備えたナノファイバ製造装置であって、
前記電圧発生手段は、前記ノズルが陰極になり、かつ前記電極が陽極になるように電圧を発生させ、
表面に誘電体の露出した被覆体によって、前記ノズルの外面の略全面が被覆されているナノファイバ製造装置。
＜６＞
被覆体が前記ノズルの先端を越えて延出している＜５＞に記載のナノファイバ製造装置。

＜７＞
前記電極は前記ノズルと対向する面の略全面が、表面に誘電体の露出した被覆体で被覆されている＜５＞又は＜６＞に記載のナノファイバ製造装置。
＜８＞
前記電極は前記ノズルと対向しない面の一部又はすべてが、表面に誘電体の露出した被覆体で被覆されている＜７＞に記載のナノファイバ製造装置。
＜９＞
ナノファイバ製造用の原料液を噴射する導電性のノズルを備えた原料噴射手段と、
前記ノズルと離間して配置された電極と、
前記ノズルと前記電極の間に電圧を発生させる電圧発生手段と、
前記ノズルと前記電極の間に空気流を噴射することが可能に配置された空気流噴射手段と、
ナノファイバを捕集する捕集手段と、を備えたナノファイバ製造装置であって、
前記電圧発生手段は、前記ノズルが陰極になり、かつ前記電極が陽極になるように電圧を発生させ、
前記電極は前記ノズルと対向する面の略全面が表面に誘電体の露出した被覆体で被覆され、
前記表面に露出した誘電体の厚みが０．８ｍｍ以上であるナノファイバ製造装置。
＜１０＞
前記電極は前記ノズルと対向しない面の一部又はすべてが、表面に誘電体の露出した被覆体で被覆されている＜９＞に記載のナノファイバ製造装置。
＜１１＞
捕集手段が捕集用電極を有し、該捕集用電極の略全面が表面に誘電体の露出した被覆体で被覆されている＜１＞ないし＜１０＞のいずれか一項に記載のナノファイバ製造装置。

＜１２＞
ナノファイバ製造用の原料液を噴射する導電性のノズルを備えた原料噴射手段と、
前記ノズルと離間して配置された電極と、
前記ノズルと前記電極の間に電圧を発生させる電圧発生手段と、
前記ノズルと前記電極の間に空気流を噴射することが可能に配置された空気流噴射手段と、
ナノファイバを捕集する捕集手段と、を備えたナノファイバ製造装置であって、
前記捕集手段が捕集用電極を有し、該捕集用電極の略全面が表面に誘電体の露出した被覆体で被覆されているナノファイバ製造装置。
＜１３＞
前記表面に露出した誘電体の厚みが０．８ｍｍ以上である＜２＞ないし＜８＞又は＜１０＞ないし＜１２＞のいずれか一項に記載のナノファイバ製造装置。
＜１４＞
前記表面に露出した誘電体の厚みが８ｍｍ以上である＜１＞ないし＜１３＞のいずれか一項に記載のナノファイバ製造装置。
＜１５＞
被覆体を構成する、表面に露出した誘電体の厚みは、０．８ｍｍ以上、特に２ｍｍ以上、とりわけ８ｍｍ以上であることが好ましく、被覆体の厚みの上限値は、２５ｍｍ以下、特に２０ｍｍ以下、とりわけ１５ｍｍ以下であることが好ましく、被覆体が単一種又は複数種の誘電体から構成されている場合、例えば被覆体の厚みは０．８ｍｍ以上２５ｍｍ以下、特に２ｍｍ以上２０ｍｍ以下、とりわけ８ｍｍ以上１５ｍｍ以下とすることが好ましい＜１＞ないし＜１４＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜１６＞
電極が板状である＜１＞ないし＜１５＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。

＜１７＞
前記空気流噴射手段は、前記ノズルと前記電極の間に空気流を噴射することが可能な位置に配置されており、
原料液から形成されたナノファイバは、前記ノズルから前記電極に向かって伸びていこうとし、
前記空気流噴射手段から噴射された空気流は前記ナノファイバの進行方向を転換させ、捕集手段のある方向に搬送するとともに、該ナノファイバを延伸させる＜１＞ないし＜１６＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜１８＞
電極が凹球面形状をしている＜１＞ないし＜１５＞のいずれか一項に記載のナノファイバ製造装置。
＜１９＞
前記電極における凹曲面が、平面部を全く有していない曲面であるか、平面部を有する複数のセグメントを繋ぎ合わせて全体として凹曲面とみなせる形状となっているか、又は互いに直交する三軸のうち一軸が曲率を有さない帯状部を有する複数の環状セグメントを繋ぎ合わせて全体として凹曲面とみなせる形状となっている前記＜１８＞に記載のナノファイバ製造装置。
＜２０＞
前記電極における凹曲面は、その任意の位置における法線が前記ノズルの先端又はその近傍を通るような値となっている前記＜１８＞又は＜１９＞に記載のナノファイバ製造装置。
＜２１＞
前記ノズルの延びる方向が、前記電極の凹曲面における開口端によって画成される円の中心か、又はその中心の近傍と、該凹曲面における最底部に設けられた開口の中心か、又はその中心の近傍とを通るように配置されることが好ましく、とりわけ、凹曲面の開口端によって画成される円を含む平面と、ノズルの延びる方向とが直交するように、該ノズルを配置した前記＜１８＞ないし＜２０＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。

＜２２＞
前記ノズルの先端が、電極の凹曲面における開口端によって画成される円を含む平面内に位置するか、又は該平面よりも該凹曲面の内側に位置するように、該ノズルを配置した前記＜１８＞ないし＜２１＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜２３＞
前記空気流噴射手段は、前記ノズルの延びる方向に沿って形成されており、該ノズルの先端の方向に向けて空気流を噴射させることが可能なように形成されており、
前記電極の開口端側から見たとき、前記空気流噴射手段は、前記ノズルを取り囲むように複数設けられており、
前記空気流噴射手段は、前記ノズルを挟んで対称な位置に形成されている。前記＜１８＞ないし＜２２＞のいずれか１に記載のナノファイバ装置。
＜２４＞
前記ノズルの先端が、前記平面より１〜１０ｍｍ内側に位置するように該ノズルを配置する前記＜２２＞に記載のナノファイバ製造装置。
＜２５＞
誘電体がアルミナ、ベークライト、ナイロン、塩化ビニル樹脂の中から選ばれる少なくとも１種以上である＜１＞ないし＜２４＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。

＜２６＞
ノズルの先端と電極との間の距離は、２０ｍｍ以上、特に３０ｍｍ以上に設定することが好ましく、上限値は１００ｍｍ以下、特に５０ｍｍ以下に設定することが好ましく、例えば両者間の距離は、２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下に設定することが好ましく、３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定することが更に好ましい前記＜１＞ないし＜２５＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜２７＞
空気流の流速は、２００ｍ／ｓｅｃ以上、特に２５０ｍ／ｓｅｃ以上とすることが好ましく、６００ｍ／ｓｅｃ以下、特に５３０ｍ／ｓｅｃ以下とすることが好ましく、２００ｍ／ｓｅｃ以上６００ｍ／ｓｅｃ以下にすることが好ましく、特に２５０ｍ／ｓｅｃ以上５３０ｍ／ｓｅｃ以下であることが好ましい前記＜１＞ないし＜２６＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜２８＞
ノズルの先端を越えて延出している被覆体のうち延出部分は、ノズルを取り囲む筒状の形態をして中空部を有しており、この中空部がノズルの内部と連通している前記＜３＞、＜４＞又は＜６＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜２９＞
前記ノズルの被覆体の延出部分の長さは、１ｍｍ以上であることが好ましく、１０ｍｍ以上であることが更に好ましく、上限値は、１５ｍｍ以下であることが好ましく、１２ｍｍ以下であることが更に好ましく、１ｍｍ以上１５ｍｍ以下、特に１０ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることが好ましい前記＜３＞、＜４＞又は＜６＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。

＜３０＞
前記ノズルの外径は、その下限値を好ましくは３００μｍ以上、更に好ましくは４００μｍ以上に設定することができ、その上限値を好ましくは４０００μｍ以下、更に好ましくは３０００μｍ以下に設定することができ、例えば好ましくは３００μｍ以上４０００μｍ以下、更に好ましくは４００μｍ以上３０００μｍ以下に設定することができる、前記＜１＞ないし＜２９＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜３１＞
前記ノズルの長さは５０ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以下であることが更に好ましく、５ｍｍ以下であることが一層好ましい、前記＜１＞ないし＜３０＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜３２＞
前記電極又は前記ノズルは、前記被覆体で略全面（９０％以上の面積）が被覆され、好ましくは前記被覆体で全面（１００％の面積）が被覆されている前記＜１＞ないし＜３１＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜３３＞
表面に誘電体の露出した前記被覆体は、（該被覆体の）該表面の略全面（９０％以上の面積）が誘電体のみで構成されており、好ましくは、該被覆体は、（該被覆体の）該表面の全面（１００％の面積）が誘電体のみで構成されている前記＜１＞ないし＜３２＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜３４＞
前記原料液として、ファイバ形成の可能な高分子化合物が溶媒に溶解又は分散した溶液あるいは高分子化合物を加熱、溶融した融液を用いる、前記＜１＞ないし＜３３＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。

＜３５＞
前記電極と前記被覆体を、誘電体から構成される接合部材で接合した前記＜１＞ないし＜３４＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜３６＞
前記接合部材は誘電体で構成されている前記＜３５＞に記載のナノファイバ製造装置。
＜３７＞
前記接合部材は粘着剤又は誘電体で構成されたネジ又は木製のネジである前記＜３５＞又は＜３６＞に記載のナノファイバ製造装置。
＜３８＞
前記接合部材がネジであり、前記被覆体にネジ穴が形成されており、該ネジ穴にザグリ加工がされている前記＜３７＞に記載のナノファイバ製造装置。
＜３９＞
前記空気流噴射手段は誘電体で構成されている前記＜１＞ないし＜３８＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。

＜４０＞
前記空気流噴射手段は、前記空気流が噴出する複数の開口部を有し、該開口部は細幅の隙間からなる空間であるか、又は略柱状の空間であり、
前記空気流噴射手段は、前記電極と前記ノズルとの間の空間に前記開口部が臨むように配置されている＜１＞ないし＜３９＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜４１＞
前記空気流噴射手段はマニホールド構造を有している＜１＞ないし＜４０＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜４２＞
前記空気流噴射手段に形成された開口部の配置を自由に設定することができる＜１＞ないし＜４１＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜４３＞
前記空気流噴射手段に形成された開口部は略柱状の空間からなり、
前記開口部を３列の千鳥格子状に配置して空気流の隙間を埋めるようにした＜１＞ないし＜４２＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜４４＞
前記空気流噴射手段に形成された開口部は、前記電極が凹球面形状の場合は該電極の開口部を正面視したとき、前記ノズルを中心として同心円状に配置されている＜１＞ないし＜４３＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。

＜４５＞
前記空気流噴射手段に形成された開口部の形状は、円形、楕円形、三角形、四角形又は多角形である＜１＞ないし＜４４＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜４６＞
前記空気流噴射手段に形成された開口部が円形の場合、直径の範囲は０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．３ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であることがより好ましい＜１＞ないし＜４５＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜４７＞
前記空気流噴射手段に形成された開口部のピッチは、該開口部が千鳥格子状に配置されている場合、３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることがより好ましい＜１＞ないし＜４６＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜４８＞
前記空気流噴射手段に形成された開口部が前記ノズルを中心として同心円状に配置されている場合、隣り合う開口部と該ノズルの中心とがなす角度は、５°以上６０°以下であることが好ましく、８°以上３０°以下であることがより好ましい＜１＞ないし＜４７＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。
＜４９＞
前記空気流噴射手段に形成された開口部が前記ノズルを中心として同心円状に配置されている場合、ピッチ円の半径は６ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましく、７．５ｍｍ以上１２．５ｍｍ以下であることがより好ましい＜１＞ないし＜４８＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置。

＜５０＞
＜１＞ないし＜４９＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置を使用してナノファイバを製造するナノファイバ製造方法。
＜５１＞
＜１＞ないし＜４９＞のいずれか１に記載のナノファイバ製造装置を使用して製造したナノファイバからなるナノファイバ成型体。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。特に断らない限り、「％」及び「部」はそれぞれ「質量％」及び「質量部」を意味する。

〔実施例１ないし３〕
図１に示す製造装置１０における原料液の帯電量を評価するため、水をモデル原料液として用い、水の帯電量を測定した。帯電量の測定方法は後述する。水はファイバ化しないため、帯電した液の捕集が容易であり、後述の方法で簡便に帯電量を測定することができる。ノズル１３から水を噴射する速度は１ｇ／ｍｉｎとし、ノズル１３の内径は２ｍｍ、長さは５０ｍｍとした。電極１４の平面部（ノズル１３と対向する面）の面積は８１ｃｍ^２（縦９ｃｍ×横９ｃｍ）とし、該面の全面を誘電体（ナイロン（（株）ミスミ製ＭＣナイロンＭＣＡ−９０−９０−１０）、ベークライト（（株）ミスミ製ＢＬＡ−９０−９０−１０）、アルミナ（（株）ミスミ製ＣＥＭＮ−９０−９０−１０））からなる被覆体１７でそれぞれ被覆した。誘電体の厚みはいずれも１０ｍｍとした。ノズル１３の先端と電極１４との距離（最短距離）は５０ｍｍとした。
また、電極１４とノズル１３の間に直流電圧（−２０ｋＶ、−３０ｋＶ、−４０ｋＶ）を印加し、電極１４とノズル１３の間に流れる電流（以下、漏れ電流と呼ぶ）の量を測定するとともに放電の有無を観察した。漏れ電流の測定は、電圧発生手段として用いた高電圧発生装置（松定プレシジョン（株）製のＨＡＲ−６０Ｒ１−ＬＦ）に内蔵されている電流計を用いて行った。なお漏れ電流に及ぼす原料液の影響を排除するため、原料液は噴射しなかった。これらの結果を表１に示す。

〔比較例１〕
本比較例は、実施例１において電極１４を誘電体からなる被覆体１７で被覆しなかった例である。これ以外は実施例１と同様の操作を行い、同様の測定を行った。結果を表１に示す。

〔比較例２ないし４〕
本比較例は、被覆体１７として、表面に金属からなる導電層（導体層）の露出した被覆体を用いた例である。実施例１ないし３において、誘電体の表面に厚さ０．２ｍｍのアルミニウムテープ（ＳＬＩＯＮＴＥＣ（登録商標））を更に積層し、被覆体を形成した。本比較例に対応する例は特許文献２の実施例に見られる。それ以外は実施例１と同様の操作を行い、同様の測定を行った。結果を表１に示す。

表１に示す実施例１ないし３と比較例１との対比から明らかなとおり、各実施例では、高電圧を印加しても漏れ電流の値が小さく、電極１４からノズル１３に飛来する電子数が少ないことがわかる。一方、誘電体を用いていない比較例１では電圧の印加とともに漏れ電流が顕著に増加し、−３０ｋＶ及び−４０ｋＶの印加で放電が発生した。また、モデル原料液として用いた水の帯電量は各実施例において比較例１よりも有意に大きくなった。
また実施例１ないし３と、比較例２ないし４との対比から明らかなとおり、表面に金属からなる導電層（導体層）の露出した被覆体を用いた各比較例では、電圧の印加とともに漏れ電流が顕著に増加し、−４０ｋＶの印加では放電が発生した。また、モデル原料液として用いた水の帯電量は各実施例よりも小さくなった。

〔実施例４〕
図３及び図４に示す製造装置１８を用いて、実施例１ないし３と同様な方法で、水の帯電量及び漏れ電流を測定した。
電極１９の凹曲面Ｒは半径４５ｍｍの半球とし、ノズル２０の先端２０ａを半球の中心に設置した。このとき先端２０ａは凹曲面Ｒにおける開口端によって画成される円を含む平面内に位置する。ノズルの延びる方向は半球の回転対称軸と一致させた。図４と同様に、電極１９の凹曲面Ｒの全面及びフランジ部１９ａの一部を厚み１０ｍｍの誘電体（モノマーキャストナイロン（白銅製ＭＣ９０１切板（青））からなる被覆体２０７で被覆した。それ以外の測定条件は実施例１ないし３と同じである。これらの結果を表２に示す。

表２に示すように、−４０ｋＶの印加時には放電が発生したものの、−２０ｋＶ、−３０ｋＶの印加時には比較例１ないし比較例４よりも有意に漏れ電流が小さくなり、実施例４では放電が抑制されていることがわかる。更に実施例４では電極１９が凹球面形状をしているため、板状の電極１４を用いた比較例１ないし比較例４よりも水の帯電量が顕著に増加している。

〔実施例５〕
図１に示す製造装置１０において、被覆体１７に、厚さ０．２ｍｍのポリプロピレンシートを複数枚、積層した積層体を用いて、漏れ電流を評価した。
被覆体１７にポリプロピレンのシートを用いた以外は、製造装置１０の構造は実施例１ないし３と同一とした。被覆体１７には、厚さ０．２ｍｍのポリプロピレンシートを４枚積層した積層体と、５枚積層した積層体を用いた。積層した各シートは隣接するシートと密着させた。本実施例の場合、被覆体１７が単一種の誘電体（ポリプロピレン）から構成されているため、「表面に露出した誘電体の厚み」は積層したシートの総厚みとして定義され、それは被覆体１７の厚みに等しい。したがって、４枚積層した被覆体１７の厚みは０．８ｍｍとなり、５枚積層した被覆体１７の厚みは１．０ｍｍとなる。
電極１４の平面部（ノズル１３と対向する面）の全面を上記ポリプロピレンシートの積層体で被覆し、電極１４とノズル１３の間に直流電圧−４０ｋVを印加した。そして実施例１ないし３と同様の方法で、電極１４とノズル１３の間に流れる漏れ電流の量を測定するとともに放電の有無を観察した。これらの結果を表３に示す。

〔比較例５〕
実施例５と同様の実験を、ポリプロピレンシートの積層枚数を０枚、１枚、２枚、３枚にして行った。このときの被覆体１７の厚み（表面に露出した誘電体の厚み）はそれぞれ０ｍｍ、０．２ｍｍ、０．４ｍｍ、０．６ｍｍとなる。結果を表３に示す。

〔実施例６〕
図１に示す製造装置１０において、被覆体１７に、厚さ２ｍｍ、５ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍのベークライトを用いて、漏れ電流と水の帯電量を評価した。
被覆体１７に上記厚みのベークライトを用いた以外は、製造装置１０の構造は実施例１ないし３と同一とした。本実施例の場合も、被覆体１７が単一種の誘電体（ベークライト）から構成されているため、「表面に露出した誘電体の厚み」は誘電体（ベークライト）の厚み、すなわち被覆体１７の厚みに等しい。
電極１４の平面部（ノズル１３と対向する面）の全面を前記ベークライトで被覆し、電極１４とノズル１３の間に直流電圧−４０ｋＶを印加した。そして実施例１ないし３と同様の方法で、電極１４とノズル１３の間に流れる漏れ電流の量を測定するとともに放電の有無を観察した。また、実施例１ないし３と同様な方法で、モデル原料液として用いた水の帯電量を測定した。これらの結果を表４に示す。

表３及び表４より、実施例５、比較例５及び実施例６における、被覆体１７（ポリプロピレンとベークライト）の厚みと漏れ電流の関係をプロットすると図１３のようになる。図１３を見ると、被覆体１７の厚みを０ｍｍから０．８ｍｍに増やすにつれ、漏れ電流が大きく低減している。このことから、電極１４を被覆する被覆体１７の厚みを０．８ｍｍ以上とすることによって、電極１４からの電子の放出を有効に抑えられることがわかる。また、０．８ｍｍよりも厚く被覆して被覆厚みを２ｍｍにすると、漏れ電流を一層低減させることができる。したがってこのとき、電極１４とノズル１３の間の放電を抑制できるとともに、漏れ電流に伴うナノファイバ製造時の電力消費が抑えられる。更に、表４を見ると、被覆体１７の厚みが８ｍｍ以上になると−５ｋＶで測定した水の帯電量も顕著に増加し、本発明の効果が一層顕著になることがわかる。この理由は、誘電体の厚みが増加したことでノズルと電極との間における静電容量が増加したことと、及び漏れ電流を大幅に低減したことによって、電子の飛来が抑えられ、帯電量が増加したためであると考えられる。この顕著な効果は、電極に薄く誘電体を被覆した特開２０１０−５９５５７号公報（特許文献３）に記載の技術では得られないものである。

〔実施例７〕
図１に示す製造装置１０において、電極１４を被覆体１７で被覆せず、代わりに、ノズル１３の外面の全面を被覆体１０７で被覆して、漏れ電流を評価した。
被覆体１０７には厚さ２ｍｍの塩化ビニルを用い、ノズル１３の外面の全面を被覆するとともに、被覆体１０７を、ノズル１３の先端を越えて１０ｍｍ及び１ｍｍ延出させた。そして電極１４は被覆体１７で被覆しなかった。これら以外は、実施例１ないし３と同一の構造の製造装置１０を用い、実施例１ないし３と同様な方法で漏れ電流の量を測定するとともに放電の有無を観察した。結果を表５に示す。

〔比較例６〕
実施例７において、ノズル１３の先端を越えて被覆体１０７を延出させず、ノズル１３の外面のみ又は外面の一部を被覆体１０７で被覆し、漏れ電流を評価した。
長さ５０ｍｍのノズル１３の外面のうち、ノズルの後端（根元）から５０ｍｍ、４９ｍｍ、２５ｍｍまでの領域を被覆体１０７（厚さ２ｍｍの塩化ビニル）で被覆した。便宜的にこれらを、延出部分の長さがそれぞれ０ｍｍ、−１ｍｍ、−２５ｍｍであると表記する。例えば、延出部分の長さが−２５ｍｍのとき、ノズル１３の先端から２５ｍｍまでの領域は被覆体で被覆されず、ノズルが露出している。これらの被覆体を用いた以外は、実施例７と同様にして漏れ電流の量を測定するとともに放電の有無を観察した。結果を表５に示す。

表５に示すように、印加電圧が−４０ｋＶのときは実施例７と比較例６のすべての例で放電したが、印加電圧が−２０ｋＶのときは、延出部分の長さが１ｍｍ以上である実施例７の漏れ電流は延出部分のない比較例６の漏れ電流よりも有意に小さくなった。特に延出部分を１０ｍｍ（以上）とすれば、印加電圧が−３０ｋＶでも漏れ電流が０に保たれ、放電を防止できることがわかった。このように、表面に誘電体の露出した被覆体でノズルの外面を被覆するとともに、被覆体をノズルの先端を越えて延出させることで、電極１４とノズル１３の間の放電を抑制できるとともに、漏れ電流に伴うナノファイバ製造時の電力消費を抑えられる。

〔実施例８〕
図１に示す製造装置１０において、電極１４を被覆体１７で被覆するとともに、ノズル１３の外面の全面を被覆体１０７で被覆して、漏れ電流を評価した。被覆体１０７には厚さ２ｍｍの塩化ビニルを用い、ノズル１３の外面の全面を被覆するとともに、被覆体１０７を、ノズル１３の先端を越えて１ｍｍから１０ｍｍまで１ｍｍ刻みに延出させた。これら以外は、実施例１と同一の構造の製造装置１０を用い、実施例１ないし３と同様な方法で漏れ電流の量を測定するとともに放電の有無を観察した。なお本実施例では電極１４は厚さ１０ｍｍのＭＣナイロンからなる被覆体１７で被覆されている。結果を表６に示す。

〔比較例７〕
実施例８において、ノズル１３の先端を越えて被覆体１０７を延出させず、ノズル１３の外面のみ又は外面の一部を被覆体１０７で被覆し、漏れ電流を評価した。
長さ５０ｍｍのノズル１３の外面のうち、ノズルの後端（根元）から５０ｍｍ及び２５ｍｍまでの領域を被覆体１０７（厚さ２ｍｍの塩化ビニル）で被覆した。便宜的にこれらを、延出部分の長さがそれぞれ０ｍｍ、−２５ｍｍであると表記する。例えば、延出部分の長さが−２５ｍｍのとき、ノズル１３の先端から２５ｍｍまでの領域は被覆体で被覆されず、ノズルが露出している。これらの被覆体を用いた以外は、実施例８と同様にして漏れ電流の量を測定するとともに放電の有無を観察した。結果を表６に示す。

表６に示すように、−２０ｋＶ〜−４０ｋＶのすべての印加電圧において、延出部分の長さが１ｍｍ以上である実施例８の漏れ電流は延出部分のない比較例７の漏れ電流よりも有意に小さくなった。特に延出部分を１０ｍｍ（以上）としたとき、漏れ電流の減少は顕著であった。また、表面に誘電体の露出した被覆体によって、ノズル１３の外面と電極１４の両方を被覆しているため、漏れ電流は一層小さく保たれ、放電は発生しなかった。このように本発明によれば、飛来した電子による原料液の中和すなわち帯電量の減少を抑制し、電極１４とノズル１３の間の放電を抑制できるとともに、漏れ電流に伴うナノファイバ製造時の電力消費を抑えられる。

以上の実施例と比較例において、水の帯電量は図１４に示す装置を用いて以下の方法で測定した。なお、図１４（ａ）は製造装置１０を用いた実施例１ないし３、実施例６及び比較例１ないし４に対するものであり、図１４（ｂ）は製造装置１８を用いた実施例４に対するものである。

製造装置１０に対しては、図１４（ａ）に示すように、ノズル１３の延びる方向が水平になるように、装置全体を９０度回転して配置する。製造装置１８に対しては、図１４（ｂ）に示すように、ノズル２０の延びる方向が鉛直下向きになるように、装置全体を配置する。そしてノズルと電極との間に−５ｋＶの直流電圧を高電圧発生装置（松定プレシジョン（株）製 ＨＡＲ−６０Ｒ１−ＬＦ）で印加し、ノズルから水を１ｇ／ｍｉｎの速度で噴射する。この状態で、帯電した水は重力によって略鉛直下方に滴下する。滴下した水滴をファラデーケージ（春日電機（株）製 ＮＱ−１４００）内に接地した金属容器に受け、一定時間内（数分内）に溜まった水の帯電量をクーロンメーター（春日電機（株）製 ＮＫ−１００１、１００２）で測定する。同時に、溜まった水の質量を化学天秤で測定し、両者の比から水の単位質量あたりの帯電量（ｎＣ／ｇ）を求めた。なお、ノズルと電極との間に印加する電圧を−５ｋＶよりも低くする（印加する電圧の絶対値を５ｋＶよりも大きくする）と、帯電した水が霧散して金属容器に水滴を捕集できないことがあったため、測定はすべて−５ｋＶの印加電圧で行った。

〔実施例９〕
図８に示す製造装置５１０を用いてナノファイバの製造を行った。原料液としてプルラン１５％水溶液を用いた。ノズル１３から原料液を噴射する速度は１ｇ／ｍｉｎとし、ノズル１３の内径は２ｍｍ、長さは５０ｍｍとした。電極１４の平面部（ノズル１３と対向する面）の面積を８１ｃｍ^２（縦９ｃｍ×横９ｃｍ）とし、該面の全面をベークライトからなる被覆体１７で被覆した。ベークライトの厚みは１０ｍｍとした。空気流噴射手段１５Ａから流量１００Ｌ／ｍｉｎの空気流を噴射した。空気流噴射手段１５Ａの前面に形成された開口部１５１Ａの配置は、水平方向Ｈのピッチが１０ｍｍで、鉛直方向Ｖのピッチが１０ｍｍであり、水平方向Ｈに延びる開口部列が、鉛直方向Ｖに沿って３列配置された千鳥格子状とした。各開口部は円柱状の空間からなり、その直径は１ｍｍであった。ノズル１３の先端と電極１４との距離（最短距離）は４０ｍｍとし、ノズル１３と電極１４の間に−３０ｋＶの電圧を印加した。得られたナノファイバを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した写真を図１５（ａ）に示す。

〔比較例８〕
本比較例は、図１に示す製造装置１０の電極１４を球状電極（凸球面形状をした電極）に変更し、かつ電極１４を被覆体１７で被覆していない製造装置を用いてナノファイバの製造を行った結果である。球状電極の直径は２５ｍｍとし、ノズル１３の先端の鉛直直上に球の中心を配置した。ノズル１３の先端と球状電極との距離（最短距離）は７５ｍｍとした。それ以外の装置構造は実施例９と同様であり、同様の条件にて紡糸を行った。得られたナノファイバを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した写真を図１５（ｂ）に示す。

図１５に示すように、実施例９（図１５（ａ））では平均直径が約２００ｎｍの細いナノファイバが得られたのに対し、比較例８（図１５（ｂ））では平均直径が約５００ｎｍの太いナノファイバしか得られなかった。しかも実施例９は比較例８よりも欠陥（原料液の液滴がそのまま固化したもの）の数が少なく、良質のナノファイバが得られた。実施例９と比較例８とでノズル１３から噴射する原料液の速度は共通であるから、実施例９は比較例８よりも単位時間あたりに約６．２５倍の長さのナノファイバを製造できたことになり、本願構成の製造装置を用いることによって生産性が向上していることがわかる。あるいは、ノズルから原料液を噴射する速度を上げると生成されるナノファイバは一般に太くなることを考慮すると、本願構成の製造装置によれば直径５００ｎｍのナノファイバを１ｇ／ｍｉｎよりも速い原料噴射速度で（単位時間あたりに１ｇよりも多くの原料液をノズル１３に供給しても）製造できることになる。この点からも、本願構成の製造装置の生産性が向上していることがわかる。

〔実施例１０〕
図３及び図４に示す製造装置１８を用いてナノファイバの製造を行った。原料液としてプルラン２５％水溶液を用いた。ノズル２０から原料液を噴射する速度を１ｇ／ｍｉｎとし、空気流噴射手段２３から空気流を噴射する速度は２００Ｌ／ｍｉｎとした。ノズル２０と電極１９の間に−３０ｋＶの電圧を印加し、それ以外の装置構造は実施例４と同様にして紡糸を行った。得られたナノファイバを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した写真を図１６に示す。

実施例１０では原料液として、プルラン濃度を２５％まで増やした高粘度（７３７２．８ｍＰａ・ｓ）の水溶液を用いたにも関わらず、図１６に示すように、平均直径が約８５６ｎｍで、欠陥（原料液の液滴がそのまま固化したもの）のサイズの小さい良質のナノファイバが得られた。本願構成の製造装置を用いることによって、原料液の帯電量が増加し、原料液を電極１９（陰極）に引き付ける力が向上したため、高粘度の溶液（高濃度の原料液）でも紡糸が可能になったと考えられる。高濃度の原料液を用いることによって原料液中のファイバ化する固形分が増えることになり、この点からも本願構成の製造装置の生産性が向上しているといえる。

１０，１８，３１０，４１０ ナノファイバ製造装置（電界紡糸装置）
１１ 原料噴射手段
１２ 送液部
１３，２０ ノズル
１４，１９，３１４ 電極
１５，２３ 空気流噴射手段
１６ 第２空気流噴射手段
１７，１０７，２０７，３０７ 表面に誘電体の露出した被覆体

Claims (17)

1. ナノファイバ製造用の原料液を噴射する導電性のノズルを備えた原料噴射手段と、
   前記ノズルと離間して配置された電極と、
   前記ノズルと前記電極の間に電圧を発生させる電圧発生手段と、
   前記ノズルと前記電極の間に空気流を噴射することが可能に配置された空気流噴射手段と、
   ナノファイバを捕集する捕集手段と、を備えたナノファイバ製造装置であって、
   前記電圧発生手段は、前記ノズルが陽極になり、かつ前記電極が陰極になるように電圧を発生させ、
   前記電極は前記ノズルと対向する面のうち全表面積の９０％以上の面積を占める面が、表面に誘電体の露出した被覆体で被覆され、
   前記表面に露出した誘電体の厚みが０．８ｍｍ以上であるナノファイバ製造装置。
2. 前記電極と前記被覆体とが、誘電体から構成される接合部材で接合されている請求項１に記載のナノファイバ製造装置。
3. 前記空気流噴射手段は、前記空気流が噴出する複数の開口部を有し、該開口部は細幅の隙間からなる空間であるか、又は円柱状の空間であり、
   前記空気流噴射手段は、前記電極と前記ノズルとの間の空間に前記開口部が臨むように配置されている請求項１又は２に記載のナノファイバ製造装置。
4. 前記電極はノズルと対向しない面の一部又はすべてが、表面に誘電体の露出した被覆体で被覆されている請求項１ないし３のいずれか一項に記載のナノファイバ製造装置。
5. 表面に誘電体の露出した被覆体によって前記ノズルの外面のうち全表面積の９０％以上の面積を占める面が被覆されているとともに、該被覆体が該ノズルの先端を越えて延出している請求項１ないし４のいずれか一項に記載のナノファイバ製造装置。
6. ナノファイバ製造用の原料液を噴射する導電性のノズルを備えた原料噴射手段と、
   前記ノズルと離間して配置された電極と、
   前記ノズルと前記電極の間に電圧を発生させる電圧発生手段と、
   前記ノズルと前記電極の間に空気流を噴射することが可能に配置された空気流噴射手段と、
   ナノファイバを捕集する捕集手段と、を備えたナノファイバ製造装置であって、
   前記電圧発生手段は、前記ノズルが陽極になり、かつ前記電極が陰極になるように電圧を発生させ、
   表面に誘電体の露出した被覆体によって、前記ノズルの外面のうち全表面積の９０％以上の面積を占める面が被覆されているとともに、該被覆体が該ノズルの先端を越えて１ｍｍ以上１５ｍｍ以下延出しているナノファイバ製造装置。
7. ナノファイバ製造用の原料液を噴射する導電性のノズルを備えた原料噴射手段と、
   前記ノズルと離間して配置された電極と、
   前記ノズルと前記電極の間に電圧を発生させる電圧発生手段と、
   前記ノズルと前記電極の間に空気流を噴射することが可能に配置された空気流噴射手段と、
   ナノファイバを捕集する捕集手段と、を備えたナノファイバ製造装置であって、
   前記電圧発生手段は、前記ノズルが陰極になり、かつ前記電極が陽極になるように電圧を発生させ、
   表面に誘電体の露出した被覆体によって、前記ノズルの外面のうち全表面積の９０％以上の面積を占める面が被覆されているとともに、該被覆体が該ノズルの先端を越えて１ｍｍ以上１５ｍｍ以下延出しているナノファイバ製造装置。
8. 前記電極は前記ノズルと対向する面のうち全表面積の９０％以上の面積を占める面が、表面に誘電体の露出した被覆体で被覆されている請求項７に記載のナノファイバ製造装置。
9. 前記電極は前記ノズルと対向しない面の一部又はすべてが、表面に誘電体の露出した被覆体で被覆されている請求項８に記載のナノファイバ製造装置。
10. ナノファイバ製造用の原料液を噴射する導電性のノズルを備えた原料噴射手段と、
    前記ノズルと離間して配置された電極と、
    前記ノズルと前記電極の間に電圧を発生させる電圧発生手段と、
    前記ノズルと前記電極の間に空気流を噴射することが可能に配置された空気流噴射手段と、
    ナノファイバを捕集する捕集手段と、を備えたナノファイバ製造装置であって、
    前記電圧発生手段は、前記ノズルが陰極になり、かつ前記電極が陽極になるように電圧を発生させ、
    前記電極は前記ノズルと対向する面のうち全表面積の９０％以上の面積を占める面が、表面に誘電体の露出した被覆体で被覆され、
    前記表面に露出した誘電体の厚みが０．８ｍｍ以上であるナノファイバ製造装置。
11. 前記電極は前記ノズルと対向しない面の一部又はすべてが、表面に誘電体の露出した被覆体で被覆されている請求項１０に記載のナノファイバ製造装置。
12. 捕集手段が捕集用電極を有し、該捕集用電極の全表面積の９０％以上の面積を占める面が表面に誘電体の露出した被覆体で被覆されている請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のナノファイバ製造装置。
13. 前記表面に露出した誘電体の厚みが０．８ｍｍ以上である請求項４ないし９、１１及び１２のいずれか一項に記載のナノファイバ製造装置。
14. 前記表面に露出した誘電体の厚みが８ｍｍ以上である請求項１ないし１３のいずれか一項に記載のナノファイバ製造装置。
15. 電極が凹球面形状をしている請求項１ないし１４のいずれか一項に記載のナノファイバ製造装置。
16. 誘電体がアルミナ、ベークライト、ナイロン、塩化ビニル樹脂の中から選ばれる少なくとも１種以上である請求項１ないし１５のいずれか一項に記載のナノファイバ製造装置。
17. 請求項１ないし１６のいずれか一項に記載のナノファイバ製造装置を使用してナノファイバを製造するナノファイバ製造方法。