JP2003340319A - エアナイフノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型でコンパクトな構成によって、均一で厚
みの薄い帯状となるように整流化させた加圧エアを噴射
できるようにしたエアナイフノズルを提供する。 【解決手段】 エアナイフノズル４のノズル本体１０に
エアチャンバ１４の後方位置に仕切り壁１７を隔てた後
方位置に設けた流速減殺室１８が形成されており、加圧
エア供給管１１からの加圧エアは流速減殺室１８から連
通路１９を介してエアチャンバ１４内に導かれる。エア
チャンバ１４内に整流板２１が設けられ、両外郭部材１
２内面の整流板２１の表裏両面に対面する位置は、エア
噴射通路１５に向けて間隔が狭くなるテーパ面１２ａが
形成されており、両テーパ面１２ａと整流板２１の表裏
両面との間の隙間が加圧エアを層流状態にするための助
走通路２２となり、エア噴射通路１５を通過する際に、
流れが層流状態となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば薄板基板を
洗浄した後に、これを乾燥するため等に用いられるエア
ナイフノズルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】薄板基板に対して所定の処理を行なうに
当って、その表面の汚れ等を除去するために、シャワ
ー、ディッピング、スクラブ等による洗浄が行なわれ
る。洗浄後の基板は、必要に応じてリンス等の処理を行
なった後に乾燥される。ここで、基板の乾燥方式として
は、スピン乾燥によることもできるが、インライン方式
で洗浄、リンス、乾燥、表面処理等を行なえるようにす
るために、エアナイフノズルを用いて、基板を水平搬送
する間に、この基板の表面（または表裏両面）に付着し
ている液を除去するエアナイフ乾燥方式は、例えば特開
２００１−２２７８６８号公報等に開示されているよう
に、従来から広く知られている。

【０００３】このエアナイフ乾燥方式に用いられるエア
ナイフノズルは、水平搬送手段により搬送される基板の
搬送方向と直交する方向（以下、左右方向という）の全
長に及ぶように細い帯状の加圧エアを噴射するエア噴射
部を備えている。このエア噴射部からの加圧エアの噴射
方向は、基板の搬送方向に対して斜め前方から後方に向
けて所定角度、好ましくは概略４５°前後の角度を持た
せるようにする。これによって、所定の速度で搬送され
ている基板の表面に対して加圧エアを作用させることに
よって、その表面に付着している液滴や液膜を剥離させ
て、搬送方向の後方に向けて移動させて、この液を後端
エッジ及び側部エッジから除去し、もってその乾燥が行
なわれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エアナイフ
ノズルによる基板乾燥方式では、加圧エアは基板の左右
方向、つまり幅方向の全長に及ぶようになっていなけれ
ばならない。基板の幅寸法が小さい場合はともかく、大
判の基板を乾燥させるためには、エアナイフノズルにお
けるエア噴射部の長さがそれに応じて長くなる。そし
て、エア噴射部の全長にわたってほぼ一定の圧力と流速
とをもって加圧エアを噴射させなければ、基板に乾燥む
らが発生することになる。しかも、乾燥の効率化及び完
全性、さらに省エア化を図るには、基板に吹き付けられ
るエアの圧力が高く、しかも帯状に噴射されるエアの厚
みはできるだけ薄くする必要がある。エアナイフノズル
から噴射される加圧エアの圧力及び流速の均一化を図る
には、エアチャンバの内部を実質的に静圧状態とする必
要があり、またエア噴射部から厚みの薄いエアを高圧で
噴射させるには、エア噴射部を通る間に加圧エアが整流
化されなければならない。エアナイフノズルのエアチャ
ンバには加圧エア供給管から加圧エアが供給されること
から、このエアチャンバ内への流入時に乱流が発生し、
エアチャンバ内の圧力の均一化が図られないだけでな
く、エアチャンバ内でのエアの流れ方向が部分的にエア
噴射部に向かうこと等から、エア噴射部の全長にわたっ
て均一な圧力及び流速でエアを噴射させることができ
ず、しかもエアチャンバ内への流入時における流速の影
響でエア噴射部内での整流化の妨げとなることもある。
特に、乾燥すべき基板のサイズが大きくなればなるほ
ど、エアチャンバ及びエア噴射部の長さが長くなるの
で、部分的な噴射むらの発生等がより顕著になる。

【０００５】また、エア噴射部において、加圧エアの整
流化を図るには、このエア噴射部のエアチャンバへの接
続部から開口端までの長さを十分長くして、エア噴射部
内で加圧エアの流れを層流状態にしなければならず、こ
の層流状態になるまでに長い助走距離を設ける必要が生
じる。その結果、ノズル本体の構成が大きくなってしま
う。また、エア噴射部はスリット形状の細い隙間となる
が、この隙間の全長が長く、しかも奥行きが大きいと、
その隙間管理が困難になり、全体が均一な隙間として形
成できない場合がある。

【０００６】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、小型でコンパクトな
構成によって、均一で厚みの薄い帯状となるように整流
化させた加圧エアを噴射できるようにしたエアナイフノ
ズルを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、１乃至複数本の加圧エア供給管が接
続され、この加圧エア供給管から供給される加圧エアが
流入するエアチャンバと、このエアチャンバ内の加圧エ
アを帯状にして被処理物に向けて噴射させるスリットか
らなるエア噴射部を備えたエアナイフノズルであって、
前記エアチャンバに設けられ、前記加圧エア供給管から
供給された加圧エアの流速を減殺する流速減殺手段と、
前記エアチャンバ内に設けられ、前記エア噴射部に向け
て流れる加圧エアの流れを整流化させる整流助長手段と
を備える構成としたことをその特徴とするものである。

【０００８】エアチャンバには１乃至複数本の加圧エア
供給管が接続される関係から、加圧エア供給管から広い
空間を有するエアチャンバに直接流入させると、このエ
アチャンバ内で噴流が発生し、かつ流れが拡散されるこ
とになる。そこで、少なくとも直接エア噴射部に向けた
方向の流れが生じるのを阻止すると共に、エアチャンバ
内での加圧エアの流速そのものを減殺させるようにし
た。エアチャンバ内では静圧状態となるのが理想的であ
るが、必ずしも完全に流速のない状態である必要はな
い。従って、流速減殺手段は加圧エア供給管からの噴流
エネルギを吸収するものである。具体的には、例えばエ
アチャンバと仕切り壁を隔てて流速減殺室を設けるよう
になし、加圧エア供給管からこの流速減殺室への流入部
を仕切り壁に対面させるように構成する。この場合にお
いて、流速減殺室とエアチャンバとの間の連通路として
は、仕切り壁の上下を跨ぐようにして通るように構成す
ることができる。

【０００９】また、整流助長手段は、エア噴射部のエア
チャンバへの開口側からエア噴射口までの距離を短くし
て、なおかつエア噴射部内で層流状態とするために必要
な助走距離を得るためのものである。この整流助長手段
の構成としては、エアチャンバを区画形成する壁を利用
することができる。即ち、エアチャンバを構成する内壁
をエア噴射部の開口側に向けて連続的に狭くなるテーパ
状空間となし、このテーパ状空間内に、断面が三角形や
流線形等のように、表裏両面が先端に向けて厚みが減少
する平面または曲面形状の板体からなる整流板を、その
頂点部がエア噴射部側に向くようにして配置する構成と
すれば良い。さらに、整流助長手段の配設位置に上下の
位置に加圧エアの流れ方向に向けて突出する複数の断面
が四角形，円形等となった棒状部材からなる流量平均化
手段を設ければ、エア噴射部の長さ方向における加圧エ
アの噴射圧及び流速をより均一化させることができる。

【００１０】エアチャンバは全長に及ぶ単一のチャンバ
で構成することもできるが、局所的な乱流や澱み等を発
生させないようにするには、エア噴射部の長さ方向に複
数に分割する方が望ましい場合がある。このように複数
のエアチャンバを設けることによって、エア供給管から
供給される加圧エアは、流速減殺手段により流速が減殺
されると共に、これら各エアチャンバに分配される。従
って、各エアチャンバにおいて、それぞれの内部圧力の
均一化が図られる。また、エアチャンバを複数に分割す
る場合、エアナイフノズルを長さ方向に複数の単位ユニ
ットから構成し、これら単位ユニットを連結することに
よって、１本のエアナイフノズルとすることができる。
従って、連結するユニット数を適宜設定することによっ
て、乾燥されるべき基板のサイズが変化しても、そのサ
イズに応じて最適のエアナイフノズルを構成することが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。まず、図１においては、本発明に係るエア
ナイフノズルを使用して、方形の薄板基板からなるワー
クが洗浄された後の乾燥を行なう構成としたものとして
説明する。ただし、本発明はこのこの種の乾燥装置に限
定されるものではなく、要はワークの表面に付着する液
を除去する場合に適用されるものであり、またワークも
前述した方形薄板基板に限定されないことは言うまでも
ない。

【００１２】而して、図１において、１はワークであっ
て、ワーク１は、例えば搬送ローラからなる搬送コンベ
ア２により図中の矢印方向に水平状態で搬送される。こ
のワーク１の搬送経路の途中位置に乾燥室３が設けられ
ており、この乾燥室３内でワーク１の表裏両面が乾燥さ
れる。このために、乾燥室３における搬送コンベア２の
上下位置にエアナイフノズル４が装着されている。エア
ナイフノズル４は搬送コンベア２によるワーク１の搬送
面と平行な面に配置されているが、図２にも示したよう
に、ワーク１の搬送方向と直交する方向に対して所定角
度θだけ傾斜させるようにして、その両端がブラケット
５に支持された状態に取り付けられている。また、図３
に示したように、エアナイフノズル４から噴射される加
圧エアはワーク１に対して矢印で示した方向から、好ま
しくは４５°前後の角度をもって入射される。なお、エ
アナイフノズル４をワーク１の搬送方向と直交する方向
に設けるようにしても良い。

【００１３】以上のように構成することによって、搬送
コンベア２によりワーク１が乾燥室３内に搬入される
と、エアナイフノズル４から噴射される加圧エアの作用
によって、このワーク１の表裏両面に付着している液滴
や液膜がワーク１の搬送方向の斜め後方側に押し出され
るように移動して、その側部及び後端部のエッジから除
去される。これによって、ワーク１の表裏両面が乾燥さ
れ、搬送コンベア２により乾燥室３から次の工程に移行
することになる。

【００１４】ここで、ワーク１に対する乾燥をむらなく
効率的に行い、かつ加圧エアの消費量を最小限に抑制す
るには、エアナイフノズル４のエア噴射部の全長にわた
って均一な圧力と流速とをもって加圧エアを噴射させる
と共に、噴射圧をできるだけ高くしなければならない。
また、エアナイフノズル４から噴射される加圧エアを整
流化させて、厚みの薄い帯状とする必要がある。

【００１５】以上の要請を満たすために、本発明におい
ては、エアナイフノズル４を図４乃至図９に示した構成
とした。まず、図４において、エアナイフノズル４は、
ノズル本体１０と、このノズル本体１０に接続した１乃
至複数本（図示したものにあっては２本）の加圧エア供
給管１１とを有するものである。

【００１６】ノズル本体１０は、図５乃至図８から明ら
かなように、上下の外郭部材１２，１２と、これら両外
郭部材１２，１２間に配置されたチャンバ形成部材１３
とから大略構成される。これら外郭部材１２及びチャン
バ形成部材１３は、共にノズル本体１０の全長に及ぶ長
さを有するものであって、上下の外郭部材１２，１２で
チャンバ形成部材１３を挟持するようにして、ねじ止
め，接着等の手段で組み付けられる。これによって、両
外郭部材１２，１２の内面と、チャンバ形成部材１３の
前面との間に加圧エアが流入するエアチャンバ１４が形
成される。ここで、エアチャンバ１４は、ノズル本体１
０の長さ方向において、複数箇所（図５においては５箇
所）に分割されている。

【００１７】両外郭部材１２，１２の先端部分の両端部
は接合されているが、中間部分は非接合状態となり、そ
の間にスリット状のエア噴射通路１５が形成される。エ
ア噴射通路１５の基端側はエアチャンバ１４に開口し、
また先端部はエア噴射口１６となっている。従って、エ
アチャンバ１４に連通し、先端がエア噴射口１６となっ
たエア噴射通路１５がエア噴射部となる。

【００１８】加圧エア供給管１１はチャンバ形成部材１
３の後端部に接続されており、この加圧エア供給管１１
はエアチャンバ１４に加圧エアを直接供給するのではな
く、エアチャンバ１４とは仕切り壁１７を隔てた後方位
置に設けた流速減殺室１８内に導入されるようになって
いる。エアチャンバ１４の前方にエア噴射通路１５の基
端部が開口しているので、加圧エア供給管１１を直接エ
アチャンバ１４に接続すると、この加圧エア供給管１１
から流入した加圧エアの一部がそのままエア噴射通路１
５に導かれてしまうことになり、エア噴射口１６から噴
射される加圧エアの圧力及び流速がその長さ方向におい
てばらついてしまう。そこで、加圧エア供給管１１から
供給される加圧エアを流速減殺室１８内で一度仕切り壁
１７に当てて、その流速を低下させると共に、全体に拡
散させるようにしている。この流速減殺室１８は、チャ
ンバ形成部材１３を上下方向に貫通するように設けた長
孔形状のものから構成され、その長さはエア噴射通路１
５の全長とほぼ一致している。

【００１９】しかも、流路減殺部１８内に流入した加圧
エアは各エアチャンバ１４に分配される。このために、
上下の外郭部材１２における仕切り壁１７の上下の端面
と対面する位置には凹溝からなる連通路１９が形成され
ている。従って、加圧エア供給管１１から流速減殺室１
８内に流入して仕切り壁１７に当ることにより減速され
た加圧エアは、この仕切り壁１７に沿って流れることに
なり、ノズル本体１０の長さ方向に向けてほぼ均一とな
るように拡散されて、連通路１９から各エアチャンバ１
４に流入することになる。

【００２０】チャンバ形成部材１３を構成する仕切り壁
１７のエアチャンバ１４側に向く面には、図８からも明
らかなように、エア噴射通路１５側に向けて突出する保
持アーム２０が連結して設けられている。保持アーム２
０は、上下一対のものからなり、ノズル本体１０の長さ
方向において、一定のピッチ間隔をもって複数箇所設け
られている。上下に配置した保持アーム２０の間には、
整流板２1が挿入されて、ねじ止めや接着等の手段で固
定されている。ここで、保持アーム２０はエアチャンバ
１４を複数に分割する機能も発揮するものである。

【００２１】整流板２１は、断面が三角形状（または流
線形状等）をした細長い板材からなり、その頂点部２１
ａはエア噴射通路１５のエアチャンバ１４への開口部近
傍にまで延在されている。また、整流板２１の前述した
頂点部とは反対側の部位は、必ずしも必須ではないが、
やはり断面が三角形状となっている。この部位における
保持アーム２０，２０間に挿入される部位は保持アーム
２０への連結部を構成する平面部２１ｂとなっており、
これによって整流板２１は上下の保持アーム２０，２０
間に安定した状態で挟み込まれるようになる。

【００２２】そして、両外郭部材１２の内面において、
整流板２１の表裏両面に対面する位置は、エア噴射通路
１５に向けて間隔が狭くなるテーパ面１２ａが形成され
ており、このテーパ面１２ａの傾斜角度は整流板２１に
おける頂点部２１ａに向かう傾斜角とほぼ一致してい
る。しかも、整流板２１の表裏両面と上下の外郭部材１
２のテーパ面１２ａとの間の隙間間隔の合計はエア噴射
通路１５の間隔と実質的に同じか、またはそれより若干
広くなっている。従って、外郭部材１２のテーパ面１２
ａと整流板２１とにより整流助長手段が構成され、これ
ら両テーパ面１２ａと整流板２１の表裏両面との間の隙
間が加圧エアを層流状態にするための助走通路２２とし
て機能する。この助走通路２２は、その全長にわたって
均一とすることもでき、また整流板２１の頂点部２１ａ
に向かうに応じて連続的に狭くなるようにする。

【００２３】エアチャンバ１４内の加圧エアは、このよ
うに助走通路２２を経てエア噴射通路１５に供給される
が、この助走通路２２に移行する前に、加圧エアの流量
の平均化が図られる。このために、図５及び図７から明
らかなように、チャンバ形成部材１３における保持アー
ム２０が連結されている面から、断面が四角形等の形状
を有する棒状部材２３が櫛の歯状に延在させている。棒
状部材２３は、保持アーム２０により区画形成された各
エアチャンバ１４内において、整流板２１の上下面に対
して間隔を持たせるようにして、一定のピッチ間隔をも
って複数本設けられている。また、棒状部材２３は、整
流板２１と外郭部材１２のテーパ面１２ａとの間に形成
されている助走通路２２に至る手前の位置まで延在する
長さを有するものである。

【００２４】本実施の形態によるエアナイフノズル４は
以上のように構成されるものであって、このエアナイフ
ノズル４からワーク１に向けて噴射される加圧エアは薄
い帯状となり、かつその全長にわたってほぼ均一な圧力
及び流速を持たせることができ、もって加圧エアの消費
量が少なく、ワーク１の全面をむらなく効率的に乾燥さ
せることができる。

【００２５】而して、加圧エア供給管１１からノズル本
体１０に加圧エアが供給される際に、この加圧エア供給
管１１内ではノズル本体１０からの噴射圧に見合った圧
力及び流速で加圧エアが流通している。従って、ノズル
本体１０に流入した加圧エアは、図９に矢印で示したよ
うに、高速噴流状態となる。しかしながら、加圧エア供
給管１１はノズル本体１３において、その接続口１３ａ
から仕切り壁１７を有する流速減殺室１８に接続されて
いるので、高速噴流状態の加圧エアはまず仕切り壁１７
に当ることになる。その結果、加圧エアはこの仕切り壁
１７に沿って左右（図９の紙面と直交する方向）及び上
下（図９の紙面の上下方向）に向けて方向転換すること
になって、流れ方向が分散するようになり、かつ流速そ
のものも低下する。

【００２６】加圧エア供給管１１は、ノズル本体１０の
長さ方向に位置を隔てて２本接続されているので、各加
圧エア供給管１１から流速減殺室１８内に導かれた加圧
エアはこの流速減殺室１８全体に向けて拡散することに
なる。そして、この流速減殺室１８と各エアチャンバ１
４との間には、仕切り壁１７の上下の端面を乗り越える
連通路１９で連通しているので、全体にわたってほぼ均
一に拡散した加圧エアがこの連通路１９を介してエアチ
ャンバ１４内に導かれる。このエアチャンバ１４内に流
入する加圧エアは、その流速が著しく低下しており、従
ってエアチャンバ１４内はかなり静圧に近い状態に保持
できる。

【００２７】エアチャンバ１４内に流入した加圧エアは
上下から整流板２１に向かうことになる。この流れの中
に櫛の歯に相当する棒状部材２３が配列されていること
から、加圧エアは相隣接する棒状部材２３，２３間の隙
間を通ることになり、その流れが分割されることから、
流量の平均化が図られる。また、保持アーム２０を設け
た部位毎にエアチャンバ１４が形成されていることも流
量の平均化が促進されると共にエアチャンバ１４内に澱
み部等が生じるのを防止することができる。

【００２８】棒状部材２３の作用等で平均化された流れ
となった加圧エアは外郭部材１２のテーパ面１２ａと整
流板２１との間に形成されている助走通路２２を通る間
に層流化が促進される。そして、整流板２１の頂点部２
１ａの位置で上下２つの助走通路２２が合流するが、こ
れら整流板２１及びテーパ面１２ａの角度を浅くするこ
とによって、２つの流れの合流を円滑に行なわせ、この
合流部で乱流が発生するのを抑制することができ、ほぼ
層流状態を保ったままエア噴射通路１５内に導かれ、こ
のエア噴射通路１５内でさらに整流化が促進されて、実
質的に層流状態で、しかも全長にわたってほぼ均等な圧
力及び流速で厚みの薄い帯状の加圧エアがエア噴射口１
６から噴射され、乱流の発生を有効に抑制できる。その
結果、加圧エアの少ない消費量で、ワーク１の表裏両面
から付着液が確実に、しかもむらなく効率的に剥離され
て除去される。

【００２９】而して、エア噴射通路１５の上流側に形成
した助走通路２２は整流板２１の上下を通る流路であ
り、かつこの整流板２１と外郭部材１２のテーパ面１２
ａとの間に形成される通路であるから、加圧エアの流れ
を層流状態とするために、エア噴射口１６に通じるエア
噴射通路１５の全長を長くする必要はない。従って、ノ
ズル本体１０の構成を小型化、コンパクト化することが
できる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小型でコンパクトな構成によって、均一で厚みの薄い帯
状となるように整流化させた加圧エアを噴射できる等の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】エアナイフノズルを用いたワークの乾燥装置の
概略構成図である。

【図２】乾燥室の内部構成を示す平面図である。

【図３】エアナイフノズルによる加圧エアの噴射状態を
示す作用説明図である。

【図４】本発明の実施の一形態を示すエアナイフノズル
の外観図である。

【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。

【図７】図５のＣ−Ｃ断面図である。

【図８】図５のＤ−Ｄ断面図である。

【図９】図６のＥ−Ｅ拡大断面図である。

【符号の説明】

１ ワーク ４ エアナイフノズル １０ ノズル本体 １１ 加圧エア供給管 １２ 外郭部材 １２ａ テーパ面 １３ チャンバ形成部材 １４ エアチャンバ １５ エア噴射通路 １６ エア噴射口 １７ 仕切り壁 １８ 流速減殺室 １９ 連通路 ２０ 保持アーム ２１ 整流板 ２１ａ 頂点部 ２１ｂ 平面部 ２２ 助走通路 ２３ 棒状部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １乃至複数本の加圧エア供給管が接続さ
   れ、この加圧エア供給管から供給される加圧エアが流入
   するエアチャンバと、このエアチャンバ内の加圧エアを
   帯状にして被処理物に向けて噴射させるスリットからな
   るエア噴射部を備えたエアナイフノズルにおいて、 前記エアチャンバに設けられ、前記加圧エア供給管から
   供給された加圧エアの流速を減殺する流速減殺手段と、 前記エアチャンバ内に設けられ、前記エア噴射部に向け
   て流れる加圧エアの流れを整流化させる整流助長手段と
   を備える構成としたことを特徴とするエアナイフノズ
   ル。
2. 【請求項２】 前記流速減殺手段は、前記エアチャンバ
   と仕切り壁を隔てて設けた流速減殺室からなり、前記加
   圧エア供給管からの流入部はこの仕切り壁に対面してお
   り、また前記流速減殺室と前記エアチャンバとの間に
   は、前記仕切り壁の上下を通る連通路が形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のエアナイフノズル。
3. 【請求項３】 前記整流助長手段は、前記エアチャンバ
   に前記エア噴射部の開口側に向けて連続的に狭くなるテ
   ーパ状空間を形成すると共に、このテーパ状空間内に、
   表裏両面が先端に向けて厚みが減少する平面または曲面
   形状の板体からなる整流板を、その先端が前記エア噴射
   部側に向くように配置する構成としたことを特徴とする
   請求項１記載のエアナイフノズル。
4. 【請求項４】 前記整流助長手段の配設位置の上下位置
   に、加圧エアの流れ方向に向けて突出する複数の棒状部
   材からなる流量平均化手段を設ける構成としたことを特
   徴とする請求項１記載のエアナイフノズル。
5. 【請求項５】 前記エアチャンバは前記エア噴射部の長
   さ方向に複数に分割されており、前記エア供給管から供
   給される加圧エアは、前記流速減殺手段によって、その
   流速が減殺されると共に、前記各エアチャンバに分配さ
   れるように構成したことを特徴とする請求項１記載のエ
   アナイフノズル。