(57)【要約】【課題】紡糸プロセスの安定性を向上させた紡糸装置、ノズルヘッド及び紡糸方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る紡糸装置は、先端部分から被堆積部材に向かって原料液を吐出するノズルヘッドと、前記先端部分と、前記被堆積部材と、の間に電位差を発生させる電源部と、前記ノズルヘッドの周囲の第１空間の雰囲気を制御する第１雰囲気制御部と、を備える。【選択図】図１
2016151074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部分から被堆積部材に向かって原料液を吐出するノズルヘッドと、
前記先端部分と、前記被堆積部材と、の間に電位差を発生させる電源部と、
前記ノズルヘッドの周囲の第１空間の雰囲気を制御する第１雰囲気制御部と、
を備えた紡糸装置。
【請求項２】
前記第１雰囲気制御部は、湿度を調節した気流を発生させる請求項１記載の紡糸装置。
【請求項３】
前記気流の湿度は、前記被堆積部材の周囲の湿度よりも低い請求項２記載の紡糸装置。
【請求項４】
前記第１雰囲気制御部は、前記気流の温度を調節する請求項２または３に記載の紡糸装置。
【請求項５】
前記被堆積部材上であって前記第１空間とは別の第２空間の雰囲気を制御する第２雰囲気制御部をさらに備えた請求項１〜４のいずれか１つに記載の紡糸装置。
【請求項６】
前記第１雰囲気制御部から発生する前記気流を前記第１空間に導く気流ガイドをさらに備えた請求項２〜５のいずれか１つに記載の紡糸装置。
【請求項７】
前記気流ガイドは、前記第１雰囲気制御部における前記気流の流出口と前記被堆積部材との間に配置された請求項６記載の紡糸装置。
【請求項８】
先端部分から被堆積部材に向かって原料液を吐出するノズルヘッドと、
前記先端部分と、前記被堆積部材と、の間に電位差を発生させる電源部と、
前記堆積部材上の第２空間の雰囲気を制御する第２雰囲気制御部と、
を備えた紡糸装置。
【請求項９】
前記ノズルヘッドの前記本体部分の表面における凸部の曲率は、前記先端部分の表面の曲率よりも小さい請求項１〜８のいずれか１つに記載の紡糸装置。
【請求項１０】
内部に流路が形成された本体部分と、
前記流路が外部と連通する先端部分と、
を備え、
前記本体部分の表面における凸部の曲率が、前記先端部分の表面の曲率よりも小さいノズルヘッド。
【請求項１１】
ノズルヘッドの周囲の雰囲気を制御し、前記ノズルヘッドの先端部分と被堆積部材との間に電圧を印加しながら、前記先端部分から原料液を吐出して、前記被堆積部材上に糸を堆積させる工程を備えた紡糸方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、紡糸装置、ノズルヘッド及び紡糸方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミクロファイバやナノファイバなどの極細繊維を作製する手法の一つとして、エレクトロスピニング法がある。エレクトロスピニング法によって繊維を形成する装置においては、繊維の原料となる高分子溶液が吐出されるノズルヘッドに電圧が印加される。このとき、ノズルヘッドにおいて放電が生じる場合があった。このような放電に起因して、高分子溶液にかかる電圧及び電流が変化し、紡糸プロセスの安定性が損なわれたり、装置が停止するなど紡糸プロセスが滞ることがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８０６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態の目的は、紡糸プロセスの安定性を向上させた紡糸装置、ノズルヘッド及び紡糸方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る紡糸装置は、先端部分から被堆積部材に向かって原料液を吐出するノズルヘッドと、前記先端部分と、前記被堆積部材と、の間に電位差を発生させる電源部と、前記ノズルヘッドの周囲の第１空間の雰囲気を制御する第１雰囲気制御部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る紡糸装置を例示する模式図である。
【図２】（ａ）は、第１の実施形態に係る紡糸装置のノズルヘッドを例示する断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）に示すＡ１−Ａ２線による拡大断面図であり、（ｃ）は、その平面図である。
【図３】第１の実施形態に係るナノファイバの紡糸方法を例示するフローチャート図である。
【図４】第２の実施形態に係る紡糸装置のノズルヘッドを例示する斜視図である。
【図５】第２の実施形態に係る紡糸装置のノズルヘッドの図４に示すＢ１−Ｂ２線による断面図である。
【図６】第３の実施形態に係る紡糸装置のノズルヘッドを例示する斜視図である。
【図７】第３の実施形態に係る紡糸装置のノズルヘッドの図６に示す部分Ｃに相当する部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る紡糸装置を例示する模式図である。
図２（ａ）は、第１の実施形態に係る紡糸装置のノズルヘッドを例示する断面図であり、（ｂ）は、第１の実施形態に係る紡糸装置のノズルヘッドの図２（ａ）に示すＡ１−Ａ２線による拡大断面図であり、（ｃ）は、そのノズルヘッドの平面図である。
【０００９】
図１に示すように、本実施形態に係る紡糸装置１００には、ノズルヘッド１０、電源部１１、制御部１２、第１雰囲気制御部１３、気流ガイド１４及び第２雰囲気制御部１５が設けられている。ノズルヘッド１０、電源部１１及び制御部１２は、互いに接続されている。第１雰囲気制御部１３には、流出口１３ａ、気体源１３ｂ、制御部１３ｃが設けられている。第２雰囲気制御部１５には、流出口１５ａ、気体源１５ｂ、制御部１５ｃが設けられている。
【００１０】
ノズルヘッド１０は、高分子物質が溶解した液体などのナノファイバＮの原料液を吐出するノズルである。ノズルヘッド１０内には、原料液を流通させるための流路１０ｃが形成されている。流路１０ｃの端部は、ノズルヘッド１０の外部と連通している。ノズルヘッド１０における流路１０ｃが外部と連通する部分、すなわち、ノズルヘッド１０の外面と流路１０ｃの内面との境界線の周辺部分を先端部分１０ａとし、ノズルヘッド１０における先端部分１０ａ以外の部分を本体部分１０ｂとする。これにより、原料液は、流路１０ｃを介して先端部分１０ａから吐出される。
【００１１】
先端部分１０ａから吐出された原料液の吐出方向には、被堆積部材４０が設置されている。例えば、被堆積部材４０は、ノズルヘッド１０の直下域に設置される。被堆積部材４０は、紡糸装置１００によって形成されたナノファイバＮが堆積される部材である。
【００１２】
電源部１１は、ノズルヘッド１０の先端部分１０ａと被堆積部材４０の間に高電圧を印加する電源装置である。電源部１１の一方の端子は、ノズルヘッド１０と接続されており、電源部１１の他方の端子は、接地されている。また、被堆積部材４０は、接地されている。このような接続様式により、電源部１１を作動させることで、先端部分１０ａと被堆積部材４０の間に電位差を発生させる。なお、イオナイザーなどの除電装置によって被堆積部材４０の電荷を中和できる場合には、被堆積部材４０は、接地されていなくてもよい。
【００１３】
制御部１２は、ノズルヘッド１０及び電源部１１の動作を制御する。制御部１２は、例えば、先端部分１０ａに印加される電圧値の決定や吐出する原料液の量の決定などの制御を行う。制御部１２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリー等を備えたコンピュータなどの制御装置である。
【００１４】
第１雰囲気制御部１３は、流出口１３ａから温度及び湿度を調節した気流を生成する。流出口１３ａから生成される気流の気体源１３ｂとして、第１雰囲気制御部１３には、例えば外気を取り込む吸入口（図示せず）及び取り込んだ外気の温度及び湿度を調節する調温調湿部などの温度及び湿度を調節した気体を生成する部分が設けられている。なお、気体源１３ｂとして所定の温度及び所定の湿度に管理された気体を保存したボンベが設けられていても良い。
【００１５】
気流ガイド１４は、被堆積部材４０と流出口１３ａの間に設けられている。気流ガイド１４は、流出口１３ａから生成される気流をノズルヘッド１０周辺に所定の体積で規定されるノズルヘッド周辺空間７０に導く。このとき、気流ガイド１４は、先端部分１０ａから図１に示すナノファイバ製造空間８０へ噴射される原料液を遮ることなく、ナノファイバ製造空間８０への気流の流れを遮る。つまり、気流ガイド１４は、先端部分１０ａと被堆積部材４０との間における原料液が通過する空間には設けられていない。これにより、気流ガイド１４は、原料液の通過を遮ることなく、ノズルヘッド周辺空間７０の環境とナノファイバ製造空間８０の環境とを分離する。ナノファイバ製造空間８０は、被堆積部材４０上の空間に所定の体積で規定される。
【００１６】
気流ガイド１４は、例えば樹脂などの絶縁材料によって形成されている。なお、流出口１３ａから生成される気流が気流ガイド１４を介すことなくノズルヘッド周辺空間７０に到達できる場合においては、気流ガイド１４は設けられていなくても良い。
【００１７】
第２雰囲気制御部１５は、流出口１５ａから温度及び湿度を調節した気流を生成する。流出口１５ａから生成される気流の気体源１５ｂとして、第２雰囲気制御部１５には、例えば外気を取り込む吸入口（図示せず）及び取り込んだ外気の温度及び湿度を調節する調温調湿部などの温度及び湿度を調節した気体を生成する部分が設けられている。または、気体源１５ｂとして所定の温度及び所定の湿度に管理された気体を保存したボンベが設けられていても良い。
【００１８】
紡糸装置１００には、原料液を供給する供給部が設けられていても良い。この場合、原料液は、先端部分１０ａとは別に設けられたタンク等に蓄えられ、タンクからパイプを介して先端部分１０ａに供給される。また、先端部分１０ａ及び流路１０ｃは、ノズルヘッド１０に複数設けられていてもよい。
【００１９】
原料液の溶質としては、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、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルなどの高分子樹脂やこれらを含む重合体などの高分子樹脂を用いることができる。また、溶質としては、上記の高分子樹脂から選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在しても構わない。本願発明は上記溶質に限定されるものではなく、上記溶質は例示である。
【００２０】
原料液の溶媒としては、例えば、イソプロパノール、エチレングリコール、シクロヘキサノン、ジメチルホルムアミド、アセトン、酢酸エチルなどの揮発性の有機溶剤や水を用いることができる。また、溶媒としては上記溶媒より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在しても構わない。本願発明は、上記溶媒に限定されるものではなく、上記は例示である。
【００２１】
被堆積部材４０は、被堆積部材４０とノズルヘッド１０との間の空間に製造されたナノファイバＮを堆積させることで収集する。
【００２２】
被堆積部材４０は、第１面４０ａ及び第２面４０ｂを含む。第１面４０ａは、第２面４０ｂの反対側の面である。ナノファイバＮは、被堆積部材４０の第１面４０ａに堆積される。また、被堆積部材４０は導電性の部材であって、第２面４０ｂに電極が設けられていても良い。このとき、被堆積部材４０は、電極として機能する。電源部１１によって電圧が印加された原料液と、第２面４０ｂに設けられた電極と、の間に電位差が発生し、原料液は電極に導かれる。そして、ナノファイバＮは、被堆積部材４０の第１面４０ａに堆積される。また、ナノファイバＮ及び被堆積部材４０の電荷をイオナイザーなどの除電装置で中和してもよい。この場合、電源部１１によって電圧が印加された原料液と、被堆積部材４０と、の間に電位差が発生し、原料液は第１面４０ａに導かれる。そして、ナノファイバＮは、被堆積部材４０の第１面４０ａに堆積される。堆積されたナノファイバＮの電荷は除電装置によって中和される。
【００２３】
以下において、ノズルヘッド１０に複数の先端部分１０ａ及び複数の流路１０ｃが設けられている場合を説明する。
【００２４】
図２（ａ）は、第１の実施形態に係る紡糸装置のノズルヘッドを例示する断面図であり、（ｂ）は、第１の実施形態に係る紡糸装置のノズルヘッドの図２に示すＡ１−Ａ２線による拡大断面図であり、（ｃ）は第１の実施形態に係る紡糸装置のノズルヘッドの平面図である。
以下、本明細書においては、説明の便宜上、ＸＹＺ直交座標系を導入する。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、ノズルヘッド１０には、原料液を吐出する先端部分１０ａ及びその流路１０ｃが複数設けられている。Ｘ方向から見て、ノズルヘッド１０の形状は、被堆積部材４０側に凸となる円弧状である。この場合、先端部分１０ａは、ノズルヘッド１０の外周側にＸ方向に対して直交するＹ方向に沿って設けられている。また、ノズルヘッド１０は、支持部材６０によって紡糸装置１００の所定の位置に固定することができる。
【００２６】
ノズルヘッド１０は、導電性である。ノズルヘッド１０は、例えば、鉄、アルミニウム、またはステンレスなどの金属を含む材料で形成されている。
【００２７】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ノズルヘッド１０の表面において、本体部分１０ｂの表面における凸部の曲率は、先端部分１０ａの表面の曲率よりも小さい。
【００２８】
また、図２（ｃ）に示すように、Ｘ方向及びＹ方向に対して直交するＺ方向からみて、ノズルヘッド１０の形状はＹ方向を長手方向とする略楕円形の形状である。なお、図２（ａ）及び（ｃ）においては、先端部分１０ａが一列に等間隔に配置されている場合を示したが、先端部分１０ａは任意の間隔で配置されていてもよい。また、先端部分１０ａはＹ方向に沿って二列以上で設けられていても良い。
【００２９】
次に、本実施形態に係るナノファイバＮの紡糸方法について説明する。
図３は、第１の実施形態に係るナノファイバの紡糸方法を例示するフローチャート図である。
【００３０】
まず、温度及び湿度が調節された気流を発生させる第２雰囲気制御部１５により、被堆積部材４０上の図１に示すナノファイバ製造空間８０の温度及び湿度を制御する（ステップＳ１１０）。ナノファイバ製造空間８０に対して導入される気体の含水率及び温度は、選定される原料液の溶質の種類と溶媒の種類とにより異なるが、例えば、含水率は露点換算で−５０℃から５０℃の間であって温度は１０℃から７０℃の間の雰囲気を用いる。より好適には、、含水率は露点換算で−２０℃から１０℃の間であって、温度が３０℃から６０℃の間である場合が好ましい。
【００３１】
また、温度及び湿度が調節された気流を発生させる第１雰囲気制御部１３により、ノズルヘッド周辺空間７０の温度及び湿度を制御する（ステップＳ１２０）。ノズルヘッド周辺空間７０に対して導入される気体の含水率及び温度は、選定される原料液の溶質の種類と溶媒の種類とにより異なるが、例えば、含水率は露点換算で−５０℃から５０℃の間であって温度は１０℃から７０℃の間の雰囲気を用いる。より好適には、含水率は露点換算で−２０℃から１０℃の間であって、温度が３０℃から６０℃の間である場合が好ましい。また、ノズルヘッド周辺空間７０に対して導入される気体の湿度は、ナノファイバ製造空間８０の湿度よりも低いことが好ましい場合もある。このとき、第１雰囲気制御部１３から発生した気流は、気流ガイド１４を介して、ノズルヘッド周辺空間７０に導かれる。また、ノズルヘッド周辺空間７０の環境とナノファイバ製造空間８０の環境は、気流ガイド１４によって分離されている。
【００３２】
次に、原料液が流路１０ｃを介して先端部分１０ａに供給される（ステップＳ１３０）。そして、原料液は、先端部分１０ａに保持される。
【００３３】
次に、電源部１１によって、先端部分１０ａと被堆積部材４０との間に電圧を印加する（ステップＳ１４０）。高電圧の印加によって静電気力が表面張力より大きくなると、原料液がノズルヘッド１０の先端部分１０ａから吐出される。先端部分１０ａから吐出された原料液は、先端部分１０ａから被堆積部材４０に向かって連続的に噴射される。
【００３４】
噴射された原料液は、空間中で電気的に延伸されることで、被堆積部材４０上にナノファイバＮを形成する。
【００３５】
その後、先端部分１０ａと被堆積部材４０の間に製造されたナノファイバＮは、被堆積部材４０上に堆積する。本実施形態の紡糸装置１００によって、平滑表面、多孔表面、ビーズ状、芯鞘状、中空状、極細ファイバなどの形状を持つナノファイバＮが被堆積部材４０上に堆積される。なお、ステップＳ１１０とステップＳ１２０の順序を逆にして実施しても良く、または、同時に実施してもよい。
【００３６】
次に、本実施形態において、原料液が先端部分１０ａから吐出される仕組みについて説明する。ノズルヘッド１０に高電圧を印加し、ノズルヘッド１０及び被堆積部材４０の間に電位差を生じさせると、ノズルヘッド１０の先端部分１０ａに付着している原料液の表面に、ノズルに印加されている高電圧の極性と同じ極性の電荷を持つイオンが集まる。原料液の表面の電荷と、ノズルヘッド１０に印加されている電圧によって作り出された電場との相互作用によってノズルヘッド１０の先端部分１０ａにおいて、原料液が半円球状に隆起する。このように半円球状に隆起した原料液の形状は、一般的にテイラーコーン（Taylor-Cone）と呼ばれている。
【００３７】
電場の強度が臨界値を超えると、原料液に蓄積された電荷の静電気的な反発力が原料液の表面張力を上回り、原料液の一部はテイラーコーンから射出される。これにより、原料液は、先端部分１０ａから被堆積部材４０に向かって連続的に噴射される。
【００３８】
次に、本実施形態の効果について説明する。
ノズルヘッド１０に電圧が印加された際に、ノズルヘッド１０周辺の温度及び湿度の条件によっては放電が発生することがある。また、ノズルヘッド１０に先端部分１０ａ以外にも鋭角な部分がある場合においては、その鋭角な部分に電荷が集中することによってコロナ放電が生じることがある。
【００３９】
本実施形態によれば、第１雰囲気制御部１３によりノズルヘッド１０周辺のノズルヘッド周辺空間７０が所定の温度及び所定の湿度に調節されることで、ノズルヘッド１０において放電の発生を抑制することができる。
【００４０】
なお、被堆積部材４０はシート状の部材でも良い。更に、被堆積部材４０がシート状の部材である場合、被堆積部材４０がロールなどに巻きつけられた状態でナノファイバＮを堆積させて収集しても良い。
【００４１】
被堆積部材４０は、例えば、回転ドラム、ベルトコンベアなどの可動式の部材でも良い。
【００４２】
また、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態に係る紡糸装置１００のノズルヘッド１０において、本体部分１０ｂの表面における凸部の曲率は、先端部分１０ａの表面の曲率よりも小さい。これにより、先端部分１０ａ以外の凸部において、コロナ放電の発生が抑制される。
【００４３】
一般的な紡糸装置において、放電が発生すると、安全装置が作動し、紡糸装置が停止する場合がある。従って、放電の発生を抑制することで、ナノファイバＮの製造効率が向上する。また、放電が発生しにくくなることにより、運転条件が広がり、ナノファイバＮの製造が容易になる。
【００４４】
更に、第２雰囲気制御部１５によりナノファイバ製造空間８０の温度及び湿度を調整することで、ナノファイバ製造空間８０の状態をナノファイバＮが形成されるために適した状態にすることができる。これにより、ナノファイバＮの製造効率及び製造プロセスの安定性が向上する。
【００４５】
なお、本実施形態において、第１雰囲気制御部１３及び第２雰囲気制御部１５によって、ノズルヘッド周辺空間７０とナノファイバ製造空間８０の温度及び湿度は、別々の至適な条件に調節することができる。
【００４６】
また、ノズルヘッド周辺空間７０の雰囲気として大気を用い、第２雰囲気制御部１５によって、ナノファイバ周辺空間８０の雰囲気を調節しても良い。この場合、第１雰囲気制御部１３は設けられていなくても良い。更に、第２雰囲気制御部１５によってナノファイバ製造空間８０の温度及び湿度を調節し、その一方で、ノズルヘッド周辺空間７０には、第１雰囲気制御部１３によって大気を気流として導入しても良い。これにより、ナノファイバ製造空間８０の雰囲気が、ノズルヘッド周辺空間においては放電を誘発する条件であるとき、ノズルヘッド周辺空間７０に大気を導入することで、ナノファイバ製造空間８０からの影響を抑制できる。なお、第１雰囲気制御部１３が大気によってノズルヘッド周辺空間７０の雰囲気を調節する場合においては、気体源１３ｂに、調温調湿部は設けられていなくても良い。
【００４７】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
図４は、第２の実施形態に係る紡糸装置のノズルヘッドを例示する斜視図である。
図５は、第２の実施形態に係る紡糸装置のノズルヘッドの図４に示すＢ１−Ｂ２線による断面図である。
【００４８】
図４及び図５に示すように、本実施形態に係る紡糸装置のノズルヘッド２０には、原料液を流通させるための流路２０ｃが形成されている。流路２０ｃの端部は、ノズルヘッド２０の外部と連通している。ノズルヘッド２０における流路２０ｃが外部と連通する部分、すなわち、ノズルヘッド２０の外面と流路２０ｃの内面との境界線の周辺部分を先端部分２０ａとし、ノズルヘッド２０における先端部分２０ａ以外の部分を本体部分２０ｂとする。ノズルヘッド２０における本体部分２０ｂの外形は、例えば略円錐台形の形状であり、下面に先端部分２０ａが形成されている。流路２０ｃは、ノズルヘッド２０の内部に形成されている。流路２０ｃの形状は、例えば先端部分２０ａから本体部分２０ｂに向かう方向（Ｚ方向）に対して垂直なＸＹ平面に投影したときに略円環状または略楕円環状の形状になる。流路２０ｃには、原料液が供給部（図示せず）から供給される。
【００４９】
ノズルヘッド２０は、導電性である。ノズルヘッド２０は、例えば、鉄、アルミニウム、またはステンレスなどの材料を含む。
【００５０】
ノズルヘッド２０には、先端部分２０ａから流路２０ｃに連通する間隙部２０ｄが形成されている。間隙部２０ｄの形状は、例えば、ＸＹ平面に投影したときに、略円環状または略楕円環状の形状になる。
【００５１】
図４及び図５に示すように、ノズルヘッド２０の表面において、本体部分２０ｂの表面における凸部の曲率は、先端部分２０ａの表面の曲率よりも小さい。
【００５２】
本実施形態に係る紡糸装置は、ノズルヘッド２０の形状以外は、上述した第１の実施形態と同様である。
【００５３】
次に、本実施形態において、原料液が先端部分２０ａから吐出される仕組みについて説明する。ノズルヘッド２０に電源部１１によって電圧が印加されていない場合、原料液は、ノズルヘッド２０の間隙部２０ｄに表面張力によって保持される。ノズルヘッド２０と、被堆積部材４０との間に電圧を印加すると、間隙部２０ｄに保持されていた原料液が正（または負）に帯電し、接地されている被堆積部材４０に向かう電気力線に沿って作用する静電気力によって吸引される。
【００５４】
静電気力が表面張力より大きくなると、原料液がノズルヘッド２０の先端部分２０ａから吐出される。先端部分２０ａから吐出された原料液は、先端部分２０ａから被堆積部材４０に向かって先端部分２０ａの形状（例えば、略円環状）に沿って連続的に噴射される。このとき、原料液に含まれる溶媒は揮発し、ポリマーの繊維体が先端部分２０ａから被堆積部材４０に向かう方向に対して螺旋軌道を描きながら被堆積部材４０上に堆積される。
【００５５】
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、第１雰囲気制御部１３によりノズルヘッド２０周辺のノズルヘッド周辺空間７０が所定の温度及び所定の湿度に調節されることで、ノズルヘッド２０において放電の発生を抑制することができる。
【００５６】
また、図４及び図５に示すように、ノズルヘッド２０の表面において、本体部分２０ｂの表面における凸部の曲率は、先端部分２０ａの表面の曲率よりも小さい。これにより、先端部分２０ａ以外の凸部においてコロナ放電が発生することが抑制される。
【００５７】
更に、第２雰囲気制御部１５によりナノファイバ製造空間８０の温度及び湿度を調整することで、ナノファイバ製造空間８０の状態をナノファイバＮが形成されるために適した状態にすることができる。これにより、ナノファイバＮの製造効率及び製造プロセスの安定性が向上する。
【００５８】
更にまた、本実施形態に係る紡糸装置においては、ノズルヘッド２０ａは、略円環状又は略楕円環状の先端部分２０ａを含む。このような場合、先端部分に単数または複数の孔を具備したノズルヘッドと比較して、ナノファイバＮの生産効率が向上する。
【００５９】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
図６は、第３の実施形態に係る紡糸装置のノズルヘッドを例示する斜視図である。
図７は、第３の実施形態に係る紡糸装置のノズルヘッドの図６に示す部分Ｃに相当する拡大図である。
【００６０】
図６に示すように、本実施形態に係る紡糸装置のノズルヘッド３０は、原料液を吐出する先端部分３０ａ、本体部分３０ｂを含む。先端部分３０ａの形状は、例えば先端部分３０ａから本体に向かう方向（Ｚ方向）に対して垂直な平面に投影したときに２つの略円弧の一方の端部と他方の略円弧の端部同士をそれぞれ直線で繋いだ形状である。つまり、Ｚ方向に対して垂直な平面に投影したときに先端部分３０ａは、略円弧状の部分と、直線状の部分を有する長円状の形状である。
【００６１】
ノズルヘッド３０は導電性である。ノズルヘッド３０は、例えば、鉄、アルミニウム、またはステンレスなどの金属を含む材料で形成されている。
【００６２】
ノズルヘッド３０の先端部分３０ａには、間隙部３０ｄが形成されている。間隙部３０ｄの形状は、例えば、先端部分３０ａから本体部分３０ｂに向かう方向（Ｚ方向）に対して垂直なＸＹ平面に投影したときに、２つの略円弧の一方の端部と他方の略円弧の端部同士をそれぞれ直線で繋いだ形状である。つまり、隙間部３０ｄは、略円弧状の部分と、直線状の部分を有する長円状の形状である。供給部から供給された原料液は、間隙部３０ｄを介して先端部分３０ａから吐出される。
【００６３】
また、ノズルヘッド３０の表面において、本体部分３０ｂの表面における凸部の曲率は、先端部分３０ａの表面の曲率よりも小さい。
【００６４】
また、図７に示すように、先端部分３０ａにおいて、側壁に凹部１７が形成されていてもよい。図７においては、この凹部１７が、間隙部３０ｄの外壁側に設けられている場合を示しているが、間隙部３０ｄにおける内壁側又は内壁側と外壁側の双方に設けられていてもよい。
【００６５】
本実施形態に係る紡糸装置は、ノズルヘッド３０の形状以外の構成は、上述した第２の実施形態と同様である。
【００６６】
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、第１雰囲気制御部１３によりノズルヘッド周辺空間７０が所定の温度及び所定の湿度に調節されることで、ノズルヘッド３０において放電の発生を抑制することができる。
【００６７】
また、ノズルヘッド３０の表面において、本体部分３０ｂの表面における凸部の曲率は、先端部分３０ａの表面の曲率よりも小さい。これにより、先端部分３０ａ以外の凸部においてコロナ放電が発生することが抑制される。
【００６８】
更に、第２雰囲気制御部１５によりナノファイバ製造空間８０の温度及び湿度を調整することで、ナノファイバ製造空間８０の状態をナノファイバＮの形成に適した状態にすることができる。これにより、紡糸プロセスの安定性が向上する。
【００６９】
更にまた、図７に示すように、ノズルヘッド３０ａの先端部分３０ａには凹部１７が設けられている。これにより、原料液が、間隙部３０ｄに保持されやすくなり、紡糸プロセスの安定性が向上する。
【００７０】
更にまた、ノズルヘッド３０の先端部分３０ａは、一部が略円弧状の形状で形成されている。このような、先端部分３０ａの形状によって、ナノファイバＮは、被堆積部材４０上に均一に堆積されやすくなる。
【００７１】
なお、前述の第３の実施形態中において、先端部分３０ａが長円状の形状である場合を例に説明したが、直線状の形状でも良い。また、前述の各実施形態においては、第２雰囲気制御部１５が設けられている場合を説明したが、第２雰囲気制御部１５は、設けられていなくても良い。この場合、ナノファイバ製造空間８０の雰囲気として大気を用いても良い。
【００７２】
以上説明した実施形態によれば、紡糸プロセスの安定性を向上させた紡糸装置及び紡糸方法を実現することができる。
【００７３】
以上、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及びその等価物の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７４】
１０、２０、３０…ノズルヘッド、１０ａ、２０ａ、３０ａ…先端部分、１０ｂ、２０ｂ、３０ｂ…本体部分、１０ｃ、２０ｃ…流路、２０ｄ、３０ｄ…間隙部、１１…電源部、１２、１３ｃ、１５ｃ…制御部、１３…第１雰囲気制御部、１３ａ、１５ａ…流出口、１３ｂ、１５ｂ…気体源、１４…気流ガイド、１５…第２雰囲気制御部、４０…被堆積部材、４０ａ…第１面、４０ｂ…第２面、６０…支持部材、７０…ノズルヘッド周辺空間、８０…ナノファイバ製造空間、１００…紡糸装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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