蒸気乾燥装置および蒸気乾燥方法
【課題】蒸気乾燥装置および蒸気乾燥方法において、被乾燥物に付着した水分中や溶剤中に不純物が含まれていても、シミが発生しにくくなるようにする。
【解決手段】溶剤蒸気４Ａを供給する蒸気源３と、被乾燥物Ｗを搬入および搬出する開口部２ａを有し開口部２ａの下方に蒸気源３から供給された溶剤蒸気４Ａを充満させて蒸気充満領域Ｖを形成する乾燥槽２と、被乾燥物Ｗを乾燥槽２の内外にわたる搬送路Ｍに沿って搬送する搬送機構７と、搬送機構７によって乾燥槽２に搬入された被乾燥物Ｗを、溶剤蒸気４Ａの温度以上であって溶剤蒸気４Ａとは異なる加熱源によって加熱する加熱部８と、を備える蒸気乾燥装置１を用いて乾燥を行う。
【解決手段】溶剤蒸気４Ａを供給する蒸気源３と、被乾燥物Ｗを搬入および搬出する開口部２ａを有し開口部２ａの下方に蒸気源３から供給された溶剤蒸気４Ａを充満させて蒸気充満領域Ｖを形成する乾燥槽２と、被乾燥物Ｗを乾燥槽２の内外にわたる搬送路Ｍに沿って搬送する搬送機構７と、搬送機構７によって乾燥槽２に搬入された被乾燥物Ｗを、溶剤蒸気４Ａの温度以上であって溶剤蒸気４Ａとは異なる加熱源によって加熱する加熱部８と、を備える蒸気乾燥装置１を用いて乾燥を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気乾燥装置および蒸気乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ガラス基板、光学素子、半導体ウエハ等の製造工程において、洗浄を行う場合、ガラス基板、光学素子、半導体ウエハ等からなる被洗浄物を洗浄剤によって洗浄し、さらに純水等でリンスした後、リンスされた被洗浄物を被乾燥物として乾燥する乾燥工程を行っている。この乾燥工程には、多くの場合、例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の溶剤を使用した蒸気乾燥装置が用いられている。
このような蒸気乾燥装置では、被乾燥物を溶剤蒸気雰囲気に搬入し、溶剤を被乾燥物の表面に凝縮させ、この溶剤が被乾燥物に残存する水分とともに落下したり、水分とともに揮発したりすることを利用して被乾燥物の表面を乾燥している。このため、溶剤とともに揮発できない不純物が溶剤や被乾燥物に残存する水分中に含まれると、この不純物が被乾燥物の表面に付着した状態で乾燥し、被乾燥物の表面にシミなどの汚れが発生するという問題が起こる。
このような問題に対処するため、種々の蒸気乾燥装置および蒸気乾燥方法が提案されている。
例えば、特許文献１には、フッ素系溶剤または、アルコールまたはグリコールエーテル系溶剤が混入されたフッ素系溶剤に対して空気中の水分が溶け込んだ水分含有溶剤から水分を除去する水分除去装置であって、上記水分含有溶剤を貯溜するタンクと、上記タンク内の水分含有溶剤を溶剤の沸点前後に加熱する加熱手段と、上記タンク上部に設けられて水分および溶剤の蒸気を冷却する冷却手段と、冷却液を受ける受け手段とを備えた水分除去装置が記載されている。
また、特許文献２には、水処理後の被処理物の表面で有機溶剤を主成分とする乾燥液の蒸気を凝縮させて乾燥を行う処理槽と、選択的に水を透過させる膜によって構成された分離膜モジュールユニットとから構成され、該処理槽の内部には、乾燥液の蒸気を発生させるための蒸気発生部と、被処理物を配置するための乾燥空間部と、乾燥液の蒸気が被処理物表面で凝縮して生じた凝縮液を該乾燥空間部の下方にて捕集する第１の受部と、前記乾燥空間部の上方にて乾燥液の蒸気を凝縮させる冷却部と、該冷却部による冷却によって生じた凝縮液を該冷却部の下方にて捕集する第２の受部とが設けられ、前記分離膜モジュールユニットには、前記第２の受部の凝縮液を導入するための第１の流路が配設され、前記第１の流路内に、該冷却部の凝縮液を一定時間だけ 捕集するための定期的に開閉する自動弁が配設され、分離膜モジュールユニットの出口側には、前記膜での非透過液を前記蒸気発生部に導入するための第２の流路が配設されている、ことを特徴とする蒸気乾燥装置が記載されている。
また、特許文献３には、（１）液体のイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を収容するＩＰＡ槽、（２）該ＩＰＡ槽の周囲に設けられた側壁、（３）該ＩＰＡ槽から上方に所定の間隔をおいて且つ該側壁近傍に設けられた冷却管、（４）該ＩＰＡ槽の少なくとも下部に設けられた加熱手段、（５）該ＩＰＡ槽中の液体ＩＰＡに予備加熱された液体ＩＰＡを供給するための、予備加熱手段を含むＩＰＡ供給手段、（６）該ＩＰＡ槽中のＩＰＡの液面、該側壁及び該冷却管により規定される空間にシリコンウエハを出し入れするための搬送手段、及び（７）シリコンウエハ上のＩＰＡと水分との混合物を回収し前記空間外に排出するための排出手段、を含むシリコンウエハのＩＰＡ蒸気乾燥装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４７８０２号公報
【特許文献２】特開平８−１５２２６８号公報
【特許文献３】特開２００２−３６７９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の蒸気乾燥装置および蒸気乾燥方法には、以下のような問題があった。
特許文献１、２に記載の技術は、蒸気源となる溶媒中に混入している水分や不純物の濃度を制御する技術であり、特許文献３に記載の技術は、蒸気濃度の減少を防ぎ、被乾燥物表面を十分な量の蒸気と接触させることにより、表面の液交換を進める技術である。
ところが、これらの技術を用いても、溶媒中に混入する不純物を完全に除去することは困難である。また、シミを発生させる不純物の濃度は、きわめて低濃度であるため、これらの技術のみによって、シミの発生を防止できる程度に乾燥工程おける被乾燥物表面の不純物を除去することは難しいという問題がある。
したがって、乾燥工程において被乾燥物に付着した水分中や溶剤中に不純物が含まれていてもシミの発生を抑制できる技術が強く求められている。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、被乾燥物に付着した水分中や溶剤中に不純物が含まれていても、シミが発生しにくくなる蒸気乾燥装置および蒸気乾燥方法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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の蒸気乾燥装置は、溶剤蒸気を供給する蒸気源と、被乾燥物を搬入および搬出する開口部を有し、該開口部の下方に前記蒸気源から供給された前記溶剤蒸気を充満させて蒸気充満領域を形成する乾燥槽と、前記被乾燥物を前記乾燥槽の内外にわたる搬送路に沿って搬送する搬送機構と、該搬送機構によって前記乾燥槽に搬入された前記被乾燥物を、前記溶剤蒸気の温度以上であって前記溶剤蒸気とは異なる加熱源によって加熱する加熱部と、を備える構成とする。
【０００７】
また、本発明の蒸気乾燥装置では、前記加熱部は、前記搬送機構に設けられることが可能である。
【０００８】
また、本発明の蒸気乾燥装置では、前記加熱部は、加熱量を調整する加熱調整機構を有することが可能である。
【０００９】
また、本発明の蒸気乾燥装置では、前記加熱部は、前記蒸気充満領域における前記搬送機構の搬送路の周囲に配置されることが可能である。
【００１０】
また、本発明の加熱部が搬送機構の搬送路の周囲に配置された蒸気乾燥装置では、前記開口部は、前記被乾燥物を前記乾燥槽に搬入する搬入開口と、前記被乾燥物を前記乾燥槽から搬出する搬出開口とからなり、前記搬入開口および前記搬出開口の下方の前記蒸気充満領域が仕切られて、搬入領域と搬出領域とに区分され、前記加熱部は、前記搬出領域における前記搬送機構の搬送路の周囲に配置されることが可能である。
【００１１】
また、本発明の蒸気乾燥装置では、前記加熱部は、前記蒸気充満領域内で前記溶剤蒸気の熱を蓄熱する蓄熱部材と、該蓄熱部材を、前記蒸気充満領域内において少なくとも前記搬送機構の搬送路に沿って移動させる蓄熱部材移動機構と、を備えることが可能である。
【００１２】
本発明の蒸気乾燥方法は、溶剤蒸気を乾燥槽内に充満させて蒸気充満領域を形成する蒸気充満領域形成工程と、前記蒸気充満領域に被乾燥物を搬入する搬入工程と、前記蒸気充満領域に搬入された前記被乾燥物を前記溶剤蒸気に接触させて乾燥を行う第１の乾燥工程と、該第１の乾燥工程の開始後に、前記溶剤蒸気と異なる加熱源によって前記被乾燥物を前記溶剤蒸気の温度以上の温度で加熱して乾燥を行う第２の乾燥工程と、前記第１および第２の乾燥工程の終了後に、前記被乾燥物を前記乾燥槽から搬出する搬出工程と、を備える方法とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の蒸気乾燥装置および蒸気乾燥方法によれば、被乾燥物に溶剤蒸気が凝縮した後に、溶剤蒸気の温度以上の加熱源を用いて加熱して乾燥するため、表面に残留した乾燥前の液滴に不純物が含まれていても、シミが発生しにくくなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置に用いる被乾燥物保持治具の構成を示す模式的な斜視図、および平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置の搬送機構の構成を示す模式的な斜視図、および平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置の搬送機構に被乾燥物保持治具をセットしたときの断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置の動作説明図である。
【図６】シミが発生する過程の模式説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の変形例（第１変形例）に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る蒸気乾燥装置の動作説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る蒸気乾燥装置に用いる蓄熱部材の模式的な平面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る蒸気乾燥装置の動作説明図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１６】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置に用いる被乾燥物保持治具の構成を示す模式的な斜視図、および平面図である。図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置の搬送機構の構成を示す模式的な斜視図、および平面図である。図４は、本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置の搬送機構に被乾燥物保持治具をセットしたときの断面図である。
【００１７】
本実施形態の蒸気乾燥装置１は、図１に示すように、適宜の洗浄工程によって洗浄された部材を被乾燥物Ｗとして、後述する溶剤蒸気４Ａを用いて乾燥させる装置である。
被乾燥物Ｗとしては、例えば、ガラス基板や、レンズ、光学フィルターなどの光学素子や、半導体ウエハなどを挙げることができる。
以下では、被乾燥物Ｗの一例として、光学機器用レンズを乾燥させる場合の例で説明する。光学機器用レンズは、小型のものが多いため、複数個を被乾燥物保持治具９に収容して搬送し、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の両方に対して洗浄工程および乾燥工程を行うことが多い。
洗浄工程は、一般に複数の工程からなるが、最終の洗浄工程では純水等によってリンスが行われる。蒸気乾燥装置１は、このようなリンスを行った後に、被乾燥物Ｗの表面に付着した水分を乾燥させて除去できるようにしたものである。
特に光学素子の製造工程では、例えば、研磨粒子や研磨されたガラス等の微粒子が複数の洗浄工程を経てもごくわずかに残る可能性があるが、光学特性に影響しない微粒子の残存は許容されている。
【００１８】
ここで、以下の説明に用いる被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の一例について、説明する。
被乾燥物Ｗは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように両凸レンズからなる。
このような被乾燥物Ｗを保持する被乾燥物保持治具９は、平面視矩形状のフレーム部９ａと、このフレーム部９ａの対向する１組の内側面の間においてこの対向方向に沿って延ばして設けられ、かつ対向方向に直交する水平方向に並列配置された複数の棒材からなる格子部９ｂとを備える。
格子部９ｂの棒材間の配列方向の隙間は、被乾燥物Ｗのレンズ外径より小さい寸法とされている。
このため、図２（ｂ）に示すように、被乾燥物Ｗのレンズ側面を格子部９ｂの隣り合う棒材に当接させるように上方から載置して、被乾燥物Ｗを被乾燥物保持治具９に保持させることができる。このとき、各被乾燥物Ｗのレンズ面は、その光軸が棒材の延設方向に向いた状態になっている。
【００１９】
蒸気乾燥装置１の概略構成は、図１に示すように、溶剤蒸気４Ａを供給する蒸気源３と、被乾燥物Ｗを搬入および搬出する開口部２ａを有し開口部２ａの下方に蒸気源３から供給された溶剤蒸気４Ａを充満させて蒸気充満領域Ｖを形成する乾燥槽２と、被乾燥物Ｗを乾燥槽２の内外にわたる搬送路Ｍに沿って搬送する搬送機構７と、搬送機構７によって乾燥槽２に搬入された被乾燥物Ｗを、溶剤蒸気４Ａの温度以上であって溶剤蒸気４Ａとは異なる加熱源によって加熱する加熱部８とを備える。
【００２０】
本実施形態の乾燥槽２は、鉛直方向に沿って延ばされた有底筒状とされており、上部には乾燥槽側壁２ｃの上端部によって開口部２ａが形成され、下部には蒸気源３が設けられている。
【００２１】
乾燥槽２において、開口部２ａと蒸気源３との間には、蒸気源３によって形成された溶剤蒸気４Ａを冷却して、溶剤蒸気４Ａを閉じ込める蒸気冷却管６が配置されている。
蒸気冷却管６は、本実施形態では、例えば水などの冷媒が循環される配管が環状またはコイル状に巻き回された金属パイプからなり、乾燥槽２の乾燥槽側壁２ｃの内面に沿って配置されている。また、特に図示しないが、蒸気冷却管６には、冷媒の温度を制御しながら循環させるチラー装置が接続されている。
また、蒸気冷却管６の内周部の大きさは、被乾燥物保持治具９を搭載した搬送機構７が鉛直方向に挿通可能な大きさに設定されている。
このため、乾燥槽２の中心部には、開口部２ａの上端と蒸気源３との間に、被乾燥物保持治具９に保持された被乾燥物Ｗを昇降移動させることができる空間が確保されている。
蒸気冷却管６の表面温度は、表面に接触した溶剤蒸気４Ａが凝縮するとともに、蒸気冷却管６の内周側に、溶剤蒸気４Ａが蒸気冷却管６を通り抜けて上昇できない程度の低温層が形成できる温度に設定する。
なお、特に図示しないが、蒸気冷却管６の下方には、蒸気冷却管６の表面で熱交換した溶剤蒸気４Ａによる凝縮液体を回収する溶剤回収機構が設けられている。
【００２２】
蒸気源３は、乾燥槽２の乾燥槽底面２ｂ上に貯留された液体状の溶剤４と、溶剤４を加熱して溶剤４の沸点に略等しい温度Ｔ１の溶剤蒸気４Ａを発生させる溶剤加熱部５とを備える。
なお、溶剤４は、蒸気冷却管６において凝縮する成分が回収されるなどして、減少していくため、不図示の供給機構によって、乾燥槽２の外部から適宜清浄な溶剤４が追加されるようになっている。
溶剤４の材質としては、蒸気乾燥処理に用いる適宜の有機溶剤、例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）等を採用することができる。本実施形態では、一例としてＩＰＡを採用している。
【００２３】
溶剤加熱部５の構成は、乾燥槽２の乾燥槽底面２ｂ上に貯留された溶剤４を加熱して、蒸気乾燥処理に必要な温度の溶剤蒸気４Ａを生成することができれば特に限定されない。例えば内部に加熱されたオイル等の熱媒を循環させて熱伝導を行う加熱体を採用することができる。
また、図１では、溶剤加熱部５は乾燥槽底面２ｂの下面側に設置されている場合の例が図示されているが、溶剤加熱部５の設置位置はこれには限定されない。例えば、乾燥槽２の内部において溶剤４に浸漬されていてもよい。
溶剤加熱部５の加熱温度の設定は、本実施形態では溶剤４としてＩＰＡを採用しているため、溶剤加熱部５は、溶剤４をＩＰＡの沸点である８２．４℃の近傍の温度Ｔ１に加熱できるようになっている。
【００２４】
搬送機構７の概略構成は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、不図示の駆動ガイドに沿って鉛直方向に昇降する一対のアクチュエータ７ａと、各アクチュエータ７ａの端部からそれぞれ鉛直下方に延ばされた吊り下げアーム７ｂと、各吊り下げアーム７ｂの下端部に固定され被乾燥物保持治具９を上方から載置する載置フレーム７Ａとを備える。
【００２５】
載置フレーム７Ａは、各吊り下げアーム７ｂの下端部を水平方向に連結する角柱状の連結部材７ｃと、連結部材７ｃから水平方向においてアクチュエータ７ａと反対側に角柱部材が櫛歯状に延ばされた格子フレーム７ｅと、連結部材７ｃと対向する位置で各格子フレーム７ｅの各端部を固定する角柱状の連結部材７ｄとによって構成された平面視矩形状の外形を有するフレーム部材である。
載置フレーム７Ａは、連結部材７ｃ、７ｄ、格子フレーム７ｅの各上面が同一平面に整列され、被乾燥物保持治具９の下面と密着して当接できるようになっている（図４参照）。
連結部材７ｃ、７ｄ、およびフレーム外形を構成する格子フレーム７ｅの上面には、上方から載置された被乾燥物保持治具９の側面を水平方向に係止する係止ピン７ｆが複数設けられている。
【００２６】
連結部材７ｃ、７ｄ、および各格子フレーム７ｅは、熱伝導が良好な金属であり、かつ錆びや溶出による洗浄槽の汚染のない金属であることが望ましい。例えば、耐食性の高いステンレスと熱伝導の良いアルミニウムや銅またはこれらの合金とを層構造とした部材などで形成されている。そして、少なくとも連結部材７ｃおよび各格子フレーム７ｅの内部には、熱媒Ｈを循環させる１経路以上の循環路８ａが設けられている。
熱媒Ｈの種類としては、水、オイル等の液体、もしくは加熱空気等の気体を採用することができる。
循環路８ａの両端部は、各吊り下げアーム７ｂ内に貫通して設けられた内部管路８ｂに連結されている。これら内部管路８ｂは、吊り下げアーム７ｂの上端部において外部配管８ｃに接続されている。これら外部配管８ｃには、熱媒Ｈの温度を制御しながら循環させる不図示のチラー装置が接続されている。
熱媒Ｈの温度Ｔ２は、本実施形態では、溶剤蒸気４Ａの温度より約５℃程度高温に設定されている。
このため、循環路８ａに熱媒Ｈが循環されると、連結部材７ｃおよび格子フレーム７ｅが昇温され、溶剤蒸気４Ａより約５℃高温の加熱源となる。これにより、載置フレーム７Ａ上に載置された被乾燥物保持治具９および被乾燥物Ｗを加熱できるようになっている。
このように本実施形態では、不図示のチラー装置によって熱媒Ｈが循環する循環路８ａと、循環路８ａが設けられた連結部材７ｃおよび格子フレーム７ｅとは、加熱部８を構成している。したがって、本実施形態は加熱部８が搬送機構７に設けられた場合の例になっている。
【００２７】
次に、蒸気乾燥装置１の動作を本発明の実施形態に係る蒸気乾燥方法を中心として説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置の動作説明図である。図６は、シミが発生する過程の模式説明図である。（ａ１）、（ｂ１）、（ｃ１）、（ｄ１）は、被乾燥物Ｗの側面視の模式図、（ａ２）、（ｂ２）、（ｃ２）、（ｄ２）は、正面視の模式図である。
【００２８】
本実施形態の蒸気乾燥方法は、蒸気乾燥装置１を用いて、被乾燥物Ｗに対して、蒸気充満領域形成工程、搬入工程、第１の乾燥工程、第２の乾燥工程、および搬出工程をこの順に沿って行うものである。
【００２９】
蒸気充満領域形成工程は、温度Ｔ１の溶剤蒸気４Ａを乾燥槽２の内部に充満させて、蒸気充満領域Ｖ（図５（ａ）参照）を形成する工程である。
本工程では、乾燥槽２内の乾燥槽底面２ｂ上に溶剤４を満たしてから、蒸気冷却管６内に冷媒を流して、蒸気冷却管６で囲まれた乾燥槽２の内部に低温層を形成する。
次に、溶剤加熱部５によって溶剤４を加熱し、溶剤４の沸点に近い温度Ｔ１の溶剤蒸気４Ａを発生させる。本実施形態では、約８２℃の溶剤蒸気４Ａが生成されるように溶剤加熱部５の加熱温度を制御している。
生成された溶剤蒸気４Ａは、乾燥槽２内を上昇し、蒸気冷却管６によって形成された低温層で冷却されて下降し、対流を繰り返しながら、乾燥槽２内に充満されていく。
なお、溶剤蒸気４Ａのうち、蒸気冷却管６の表面で熱交換して凝縮した液体は、不図示の溶剤回収機構によって回収される。
このように、溶剤蒸気４Ａは蒸気冷却管６よりも上側には上昇することができないため、蒸気冷却管６の近傍に蒸気面Ｓ２を形成して、乾燥槽２内に閉じ込められた状態となる。この結果、溶剤４の溶剤液面Ｓ１と蒸気面Ｓ２との間に、蒸気充満領域Ｖが形成される。
以上で、蒸気充満領域形成工程が終了する。
【００３０】
次に、搬入工程を行う。本工程は、蒸気充満領域Ｖに被乾燥物Ｗを搬入する工程である。
まず、被乾燥物Ｗは、洗浄工程を通じて被乾燥物保持治具９上に載置されている。以下の各工程でも同様である。
本工程では、搬送機構７は、載置フレーム７Ａが乾燥槽２の開口部２ａの中心部の上方に位置するように待機させておく。このとき、熱媒Ｈは、供給または循環を停止しておく。このため、加熱部８による加熱は、停止または抑制されており、少なくとも温度Ｔ１以上での加熱は行われていない。
洗浄工程が終了した被乾燥物Ｗは被乾燥物保持治具９とともに、不図示の移載ロボット等によって、載置フレーム７Ａ上に移載する（図４参照）。
移載後、ただちに、搬送機構７のアクチュエータ７ａを駆動し、図５（ａ）に示すように載置フレーム７Ａを下降させ、図５（ｂ）に示すように蒸気面Ｓ２を通して蒸気充満領域Ｖ内に搬送し、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を蒸気充満領域Ｖ内に搬入する。
以上で、搬入工程が終了する。
【００３１】
被乾燥物Ｗが蒸気充満領域Ｖに搬入されるとともに、第１の乾燥工程が始まる。
本工程は、蒸気充満領域Ｖに搬入された被乾燥物Ｗを溶剤蒸気４Ａに接触させて乾燥を行う工程である。
本実施形態における第１の乾燥工程では、被乾燥物Ｗが蒸気充満領域Ｖ内にあれば、特に位置は限定されない。このため、搬送機構７を一旦停止して、被乾燥物Ｗの位置を固定してもよいし、搬送機構７を駆動して被乾燥物Ｗを蒸気充満領域Ｖ内で移動させつつ本工程を行ってもよい。乾燥効率の点では、被乾燥物Ｗの表面に溶剤蒸気４Ａが接しやすくなるように、蒸気充満領域Ｖ内を移動させながら本工程を行うことが好ましい。
本実施形態では、蒸気充満領域Ｖ内の移動経路は、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、搬送路Ｍに沿って、蒸気充満領域Ｖ内を蒸気面Ｓ２側から溶剤液面Ｓ１の近傍まで下降させた後、蒸気面Ｓ２の方に上昇して戻る鉛直方向の往復の移動経路を採用している。
【００３２】
蒸気充満領域Ｖ内に搬入された被乾燥物Ｗは、溶剤蒸気４Ａに比して低温であるため、被乾燥物Ｗの表面における溶剤蒸気４Ａの凝縮量が多くなる。凝縮した溶剤蒸気４Ａは、被乾燥物Ｗの表面の水分を取り込んで液化し、大きな液滴となると取り込んだ水分とともに落下する。
被乾燥物Ｗは、洗浄すべきレンズ面の光軸が水平方向を向くように被乾燥物保持治具９上に載置されているため、表面の液滴は、レンズ面に沿って下方に移動してレンズ面の下方側から、被乾燥物保持治具９の格子部９ｂ間の隙間を通って落下する。
このような落下する液滴には、被乾燥物Ｗの表面の水分や、水分中および溶剤蒸気４Ａ中に含まれる不純物粒子を含んだ状態で落下するため、本工程には、水分を除去する乾燥の作用と、不純物粒子を除去する洗浄の作用とがある。
【００３３】
ただし、水分の乾燥、除去が進行し、被乾燥物Ｗと溶剤蒸気４Ａとの熱交換が進むにつれて、被乾燥物Ｗの表面から落下する液滴は減少し、表面張力によって被乾燥物Ｗの表面に付着した液滴表面からの蒸発量が多くなる。
発明者は、このような液滴表面からの蒸発による乾燥過程を鋭意研究したところ、シミの発生がこの乾燥工程における不純物粒子の挙動と深く関係していることを見出し、本発明に到った。
以下では、発明者が見出したシミの発生の過程について、観察結果を単純化して説明する。
【００３４】
図６（ａ１）に示すように、被乾燥物Ｗの下端部に、表面張力で液滴Ｄ１が付着しているとする。液滴Ｄ１は、水分のみであるか、水分を取り込んだ溶剤蒸気４Ａの凝縮液滴であるかは問わない。
液滴Ｄ１を観察すると、図６（ａ２）に示すように、液滴Ｄ１に含まれる不純物粒子Ｐは、周囲の液滴Ｄ１の分子運動によって絶えず移動し、不純物粒子Ｐ間の間隔が開いていく傾向にある。このため、全体として、液滴Ｄ１と被乾燥物Ｗの表面との接触境界（曲線Ｌ１参照）に向かって移動していく。
接触境界Ｌ１に到達した不純物粒子Ｐは、一部が被乾燥物Ｗの表面に接触したり、他の不純物粒子Ｐと凝集したりすることで、液滴Ｄ１の分子運動の影響を受けにくくなり、接触境界Ｌ１に沿う位置で停止する。
このようにして、不純物粒子Ｐは、経時的に接触境界Ｌ１に集中していく傾向がある。
【００３５】
一方、このような不純物粒子Ｐに移動と同時に、液滴Ｄ１の表面からは蒸発が続く結果、図６（ｂ１）、（ｂ２）に示すように、液滴Ｄ１は体積が減少して偏平化した液滴Ｄ２となる。このとき、接触境界Ｌ２は、接触境界Ｌ１と略同じ位置にある。
液滴Ｄ２は、表面張力によって縮径しようとしているため、ある程度、時間が経過すると、図６（ｃ１）、（ｃ２）に示すように、接触境界Ｌ２が曲線Ｌ３の位置に急峻に移動して、被乾燥物Ｗとの接触面積が減少した液滴Ｄ３に変化する。
これに伴って、接触境界Ｌ２から離間した位置に、液滴Ｄ３と被乾燥物Ｗとの接触境界Ｌ３が形成される。一方、接触境界Ｌ２上の不純物粒子Ｐは、被乾燥物Ｗの表面に取り残されるため、曲線Ｌ２の近傍に整列した状態で被乾燥物Ｗ上に固着し、略ライン状のシミ部ＰＳを形成する。
液滴Ｄ３では、上記と同様な過程が繰り返されるため、液滴Ｄ３が乾燥すると、図６（ｄ１）、（ｄ２）に示すように、接触境界Ｌ３が形成された位置に、略ライン状のシミ部ＰＳが形成される。
【００３６】
このように、乾燥時のシミは、微細に見れば、被乾燥物Ｗと被乾燥物Ｗに付着した液滴との接触境界の近傍に液滴内の不純物粒子Ｐが移動し、不均一に集積したシミ部ＰＳの集合体であると考えられる。
このため、不純物粒子Ｐの総量は微少であっても、不純物粒子Ｐが凝集した顕著な汚れ跡が形成されて、全体としてシミとなることが分かる。
【００３７】
このようにして形成されるシミを抑制するため、本実施形態では、第１の乾燥工程の開始後に、一定時間経過したら、第１の乾燥工程と並行して第２の乾燥工程を行う。
本工程は、第１の乾燥工程の開始後に、溶剤蒸気４Ａと異なる加熱源によって被乾燥物Ｗを溶剤蒸気４Ａの温度以上の温度で加熱して乾燥を行う工程である。
本実施形態では、加熱部８の循環路８ａに温度Ｔ２の熱媒Ｈを循環させることによって、格子フレーム７ｅ等を温度Ｔ２に昇温する。これにより、格子フレーム７ｅ等と接触した被乾燥物保持治具９に熱伝導して、被乾燥物Ｗが加熱されるとともに、被乾燥物Ｗの近傍の雰囲気温度も上昇する。
【００３８】
この結果、被乾燥物Ｗ上に付着している液滴が加熱される。このため、液滴の分子運動が活発となるとともに、液滴の表面張力が低下する。液滴の表面積が大きい状態で、急速に蒸発が進行する。
したがって、乾燥後の液滴内の不純物粒子Ｐは、接触境界に十分集積することなく、互いに離間した位置で被乾燥物Ｗに固着した状態となる。また、液滴の表面張力が低下するため、乾燥過程において、図６（ｃ２）に示すような接触境界の段階的な移動が起こりにくくなる。
このため、液滴中の不純物粒子Ｐは、被乾燥物Ｗ上に残っても、初期の液滴の面積内で分散されているため、シミになりにくい。
このように分散された不純物粒子Ｐは、外観不良とならないだけではなく、例えば、光学素子のように、不純物粒子Ｐよりも格段に大きな径を有する光束の透過あるいは反射特性が問題となる場合には、機能上の不良ともならない。
【００３９】
本工程は、被乾燥物Ｗや被乾燥物保持治具９の熱容量などに応じて、シミが残りにくくなる適宜のタイミングで開始すればよい。
上述したように、被乾燥物Ｗの表面から落下する液滴には、乾燥作用とともに不純物粒子Ｐを除去する作用もあるため、被乾燥物Ｗの表面に被乾燥物Ｗが凝縮して液滴を形成して落下が起こりやすい期間は、第２の乾燥工程を行わず、液滴の落下によって、被乾燥物Ｗ上における不純物粒子Ｐの総量の変化が少なくなってから、開始することが好ましい。
ただし、被乾燥物Ｗや被乾燥物保持治具９の熱容量によっては、加熱部８が一定温度に到達するタイミングと、被乾燥物Ｗ上の液滴が昇温されるタイミングとには時間差が生じる。このため、例えば、実験を行うなどして適切な開始タイミングを設定することが好ましい。
【００４０】
被乾燥物Ｗの表面の液体の置換が終了した後に、搬送機構７のアクチュエータ７ａを駆動して、載置フレーム７Ａを上昇させる。被乾燥物Ｗが蒸気面Ｓ２の上方に移動すると、加熱部８の熱媒Ｈの循環を停止または抑制して、温度Ｔ２による加熱を止める。
以上で、第１および第２の乾燥工程が終了する。
その後、搬出工程を行う。本工程では、アクチュエータ７ａの駆動を続けて載置フレーム７Ａを上昇させ、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を開口部２ａから上方に搬出する。以上で、搬出工程が終了する。
【００４１】
このように、蒸気乾燥装置１および蒸気乾燥装置１を用いた蒸気乾燥方法によれば、被乾燥物Ｗに溶剤蒸気４Ａが凝縮した後に、加熱部８によって溶剤蒸気４Ａの温度以上の温度で加熱して乾燥する。これにより、被乾燥物Ｗの表面に付着した液滴の表面張力が低下するとともに、液滴内の不純物粒子Ｐが被乾燥物Ｗとの接触境界への移動が進む前に急速に乾燥が進むため、洗浄工程で付着した水分や溶剤蒸気４Ａに不純物が含まれていても、シミが発生しにくくなる。
【００４２】
［第１変形例］
次に、上記第１の実施形態の変形例（第１変形例）について説明する。
図７は、本発明の第１の実施形態の変形例（第１変形例）に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【００４３】
本変形例の蒸気乾燥装置１１は、図７に示すように、上記第１の実施形態の蒸気乾燥装置１の加熱部８に代えて、加熱部１８を備える。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
加熱部１８は、格子フレーム７ｅおよび連結部材７ｃの内部に加熱部８の循環路８ａに並行して、例えば、水等の冷媒を温度制御して循環させるチラー装置に接続された冷却管１０を設けたものである。
【００４４】
蒸気乾燥装置１１によれば、上記第１の実施形態の蒸気乾燥方法を略同様にして、被乾燥物Ｗを乾燥させることができる。
本変形例では、第２の乾燥工程を開始するまでは、冷却管１０を循環する冷媒の流量を増やすことで循環路８ａからの伝熱を抑制する。このように、冷却管１０は、加熱部１８において加熱量を調整する加熱調整機構の一例となっている。
これにより、上記第１の実施形態に比べて、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の温度上昇を低減することができる。
この結果、第１の乾燥工程において、上記第１の実施形態に比べて、溶剤蒸気４Ａと被乾燥物Ｗとの温度差をより大きくすることができため、溶剤蒸気４Ａが被乾燥物Ｗの表面に凝縮しやすくなる。したがって、第２の乾燥工程に先立って、被乾燥物Ｗ上の水分や不純物粒子Ｐをより効率よく除去しておくことができる。
次に第２の乾燥工程では、冷却管１０における冷媒の循環を停止して、加熱部１８の温度を熱媒Ｈの温度まで急上昇させる。これにより、被乾燥物Ｗの急速な加熱が可能となる。このため、被乾燥物Ｗ上の液滴の乾燥も急速に進むため、よりシミが形成されにくくなる。
【００４５】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図８は、本発明の第２の実施形態に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係る蒸気乾燥装置の動作説明図である。
【００４６】
本実施形態の蒸気乾燥装置２１は、図８に示すように、上記第１の実施形態の蒸気乾燥装置１の搬送機構７、加熱部８に代えて、搬送機構２７、加熱部２８を備える。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４７】
搬送機構２７は、搬送機構７において循環路８ａ、内部管路８ｂ、外部配管８ｃを削除したものである。
加熱部２８は、被乾燥物Ｗを温度Ｔ２で加熱する加熱源であり、本実施形態では、環状の放熱体２８ａの内部に熱媒Ｈが循環される環状またはコイル状に形成された加熱管２８ｂが設けられた構成を採用している。
加熱部２８は、蒸気冷却管６の下側において、乾燥槽２の乾燥槽側壁２ｃの内面に沿うように設置されている。ただし、加熱部２８の下面と溶剤液面Ｓ１との間は、少なくとも被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を配置できる距離だけ離間されている。
また、特に図示しないが、加熱管２８ｂには、熱媒Ｈの温度を制御しながら循環させるチラー装置が接続されている。
放熱体２８ａの内側の開口の大きさは、被乾燥物保持治具９を搭載した搬送機構７が鉛直方向に挿通可能な大きさに設定されている。
このため、乾燥槽２の中心部には、上端の開口部２ａと蒸気源３との間に、被乾燥物保持治具９に保持された被乾燥物Ｗを昇降移動させることができる空間が確保されている。
また、特に図示しないが、加熱部２８と乾燥槽２の乾燥槽側壁２ｃとの間には、蒸気冷却管６によって冷却された溶剤蒸気４Ａが下降して容易に下層の領域に戻ることができるように、鉛直方向に沿う流路が確保されている。
【００４８】
蒸気乾燥装置２１によれば、上記第１の実施形態の蒸気乾燥方法を略同様にして、被乾燥物Ｗを乾燥させることができる。
本実施形態では、蒸気充満領域形成工程において、蒸気充満領域Ｖが形成された後に、加熱管２８ｂに温度Ｔ２の熱媒Ｈを循環させ、放熱体２８ａの近傍の溶剤蒸気４Ａを温度Ｔ２に加熱する。熱媒Ｈの温度Ｔ２は、蒸気源３によって形成される溶剤蒸気４Ａの温度Ｔ１より高温であるため、加熱部２８の近傍の溶剤蒸気４Ａの温度が上昇し、加熱部２８の内周側の領域に相対的な高温となる層領域が形成される。
このため、図８に示すように、蒸気充満領域Ｖは、溶剤液面Ｓ１から加熱部２８の下部近傍までの間で温度Ｔ１とされた下層領域Ｖ１、加熱部２８の近傍において温度Ｔ２とされた中層領域Ｖ２、および加熱部２８の上部近傍から蒸気面Ｓ２までの間で温度がＴ２〜Ｔ１まで変動する上層領域Ｖ３に分かれる。
【００４９】
本実施形態の搬入工程では、図９（ａ）に示すように、上記第１の実施形態の搬入工程と同様に被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を蒸気充満領域Ｖに搬入する際、搬送機構２７の移動速度制御を行い、上層領域Ｖ３、中層領域Ｖ２の通過時には、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の昇温が抑制されるように例えば、速度ｖ１で迅速に移動する。
そして、下層領域Ｖ１に到達したら、図９（ｂ）に示すように、速度ｖ１よりも低速である速度ｖ２による移動に切り替える。ただし、速度ｖ２は、停止および方向転換を含み、｜ｖ１｜＞｜ｖ２｜≧０である。
以上で、搬入工程が終了する。
【００５０】
被乾燥物Ｗが下層領域Ｖ１に到達すると、被乾燥物Ｗが下層領域Ｖ１における温度Ｔ１の溶剤蒸気４Ａとの熱交換が起こり、第１の乾燥工程が始まる。
【００５１】
本実施形態では、上記第１の実施形態と同様の第２の乾燥工程を開始するタイミングが来ると、図９（ｃ）に示すように、搬送機構２７によって、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を上昇させて中層領域Ｖ２に移動する。そして、中層領域Ｖ２において一旦停止する。この移動により、第１の乾燥工程が終了するとともに、第２の乾燥工程が始まる。
本実施形態の第２の乾燥工程では、加熱部２８の熱が被乾燥物Ｗに伝達されることにより、被乾燥物Ｗが加熱される。伝達される熱には加熱部２８からの輻射熱も含まれるが、中層領域Ｖ２において温度Ｔ２に昇温された溶剤蒸気４Ａとの接触による熱交換の寄与が大きいと考えられる。
【００５２】
被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９と熱交換して温度が下がった溶剤蒸気４Ａは、下層領域Ｖ１に下降するため、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の周囲には、放熱体２８ａとの熱交換により温度Ｔ２に昇温された溶剤蒸気４Ａが被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の近傍に順次供給されて、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９が中層領域Ｖ２に位置する間、このような温度Ｔ２による乾燥が継続する。これにより、第１の乾燥工程において被乾燥物Ｗの表面に付着した液滴が迅速に乾燥され、シミの発生が抑制される。
上記第１の実施形態と同様に、被乾燥物Ｗの表面の液滴が乾燥したら、第２の乾燥工程を終了する。
【００５３】
次に、搬出工程では、上記第１の実施形態と同様にして、搬送機構２７を駆動して、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を上昇させ、上層領域Ｖ３に移動してから、蒸気面Ｓ２を通過して、開口部２ａから乾燥槽２の外部に搬出する。
【００５４】
このように、蒸気乾燥装置２１および蒸気乾燥装置２１を用いた蒸気乾燥方法によれば、上記第１の実施形態と同様に、被乾燥物Ｗに溶剤蒸気４Ａが凝縮した後に、加熱部２８によって溶剤蒸気４Ａの温度以上の温度で加熱して乾燥するため、洗浄工程で付着した水分や溶剤蒸気４Ａに不純物が含まれていても、シミが発生しにくくなる。
【００５５】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。図１１は、本発明の第３の実施形態に係る蒸気乾燥装置に用いる蓄熱部材の模式的な平面図である。図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の第３の実施形態に係る蒸気乾燥装置の動作説明図である。
【００５６】
本実施形態の蒸気乾燥装置３１は、図１０に示すように、上記第１の実施形態の蒸気乾燥装置１の搬送機構７に代えて、上記第２の実施形態の搬送機構２７を備える。また、上記第１の実施形態の蒸気乾燥装置１の加熱部８に代えて、蓄熱プレート３８（蓄熱部材）を備える。以下、上記第１および第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５７】
蓄熱プレート３８は、蒸気充満領域Ｖの内部において溶剤蒸気４Ａの熱を蓄熱するための部材である。本実施形態では、図１０、図１１に示すように、被乾燥物保持治具９を載置可能な面積を有する金属製のブロック部材である。蓄熱プレート３８の上面は、平面に整列されており、載置フレーム７Ａの下面と密着して当接できるようになっている。
蓄熱プレート３８の厚さ方向には、溶剤蒸気４Ａが上下に流通できるとともに、被乾燥物Ｗ等から落下する液滴を下方に導くための多数の貫通孔３８ａが格子状に配列して設けられている。また、これら貫通孔３８ａは、蓄熱プレート３８の表面積を増大させる機能も有している。
蓄熱プレート３８の外形状、および材質は、蒸気充満領域Ｖ内において、第２の乾燥工程を行う間、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を温度Ｔ１で加熱できるような熱容量となるように設定される。
【００５８】
また、蓄熱プレート３８には、蓄熱プレート３８を、蒸気充満領域Ｖ内において少なくとも搬送機構２７の搬送路Ｍに沿って移動させる蓄熱部材移動機構３０が接続されている。
本実施形態の蓄熱部材移動機構３０は、不図示の駆動ガイドに沿って鉛直方向に昇降する一対のアクチュエータ３０ａと、各アクチュエータ３０ａの端部からそれぞれ鉛直下方に延ばされた吊り下げアーム３０ｂとを備え、各吊り下げアーム３０ｂの下端部が蓄熱プレート３８の上面に固定されている。
【００５９】
蒸気乾燥装置３１によれば、上記第１の実施形態の蒸気乾燥方法を略同様にして、被乾燥物Ｗを乾燥させることができる。
本実施形態の蒸気充満領域形成工程では、図１２（ａ）に示すように、蓄熱プレート３８は、蓄熱部材移動機構３０によって、蒸気源３に近い位置に配置される。
これにより、蒸気充満領域Ｖが形成される間に蓄熱プレート３８と溶剤蒸気４Ａとが熱交換し、蓄熱プレート３８の温度が温度Ｔ１まで上昇する。なお、蓄熱プレート３８は、貫通孔３８ａを多数有するため、溶剤蒸気４Ａは貫通孔３８ａと通して対流可能である。また、溶剤蒸気４Ａが対流する際に貫通孔３８ａを通過していくことで、蓄熱プレート３８と溶剤蒸気４Ａとの熱交換が促進される。
蓄熱プレート３８が蒸気充満領域Ｖの溶剤蒸気４Ａと熱平衡に達したら、蒸気充満領域形成工程を終了し、搬入工程を行う。
【００６０】
本実施形態の搬入工程では、搬送機構２７を用いて、上記第１の実施形態と同様にして、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の蒸気充満領域Ｖへの搬入を行う。
第１の実施形態と同様に、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９が蒸気充満領域Ｖ内に搬入されると、第１の乾燥工程が始まる。
【００６１】
本実施形態の第１の乾燥工程では、第１の実施形態と同様に、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９は、蒸気充満領域Ｖ内で移動していてもよいし、停止していてもよい。ただし、図１２（ｂ）に示すように、蓄熱プレート３８から上方に離間した領域で、移動または停止させる。これは、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９と、蓄熱プレート３８との接触を避けることで、互いに熱的な影響を受けにくくするためである。
したがって、第１の乾燥工程では、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の近傍では、搬入時の被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９と、溶剤蒸気４Ａとの温度差に応じて、温度Ｔ１よりわずかに温度が低下した温度低下領域が形成される。
【００６２】
次に、本実施形態では、上記第１の実施形態と同様の第２の乾燥工程を開始するタイミングが来ると、図１２（ｃ）に示すように、蓄熱部材移動機構３０または搬送機構２７によって、載置フレーム７Ａと蓄熱プレート３８との鉛直方向の相対位置を調整して、蓄熱プレート３８の上面を載置フレーム７Ａの下面と当接させる。
これにより、温度Ｔ１の蓄熱プレート３８から乾燥槽２の外部から搬入されたため温度Ｔ１よりも低温の載置フレーム７Ａに熱伝導が起こり、載置フレーム７Ａに当接した被乾燥物保持治具９を介して被乾燥物保持治具９が加熱される。
上述したように、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の近傍の溶剤蒸気４Ａは、熱交換により、温度低下領域を形成しているため、蓄熱されて温度Ｔ１を保っている蓄熱プレート３８は、被乾燥物Ｗの周囲の溶剤蒸気４Ａに比べると、より高温の加熱源になっている。
したがって、蓄熱プレート３８は、搬送機構２７によって乾燥槽２内に搬入された被乾燥物Ｗを、一定温度Ｔ１を有し蒸気源３から離間して配置された加熱源になっており、蓄熱プレート３８を載置フレーム７Ａと当接させる蓄熱部材移動機構３０とともに、第２の乾燥工程を行う加熱部を構成している。
このようにして、本実施形態の第２の乾燥工程が開始される。
【００６３】
本実施形態の第２の乾燥工程において、蓄熱部材移動機構３０および搬送機構２７は、このような接触状態を保ちつつ、蒸気面Ｓ２に向かう移動を行う。
そして、図１２（ｄ）に示すように、上記第１の実施形態と同様な第２の乾燥工程の終了するタイミングに合わせて蒸気充満領域Ｖから被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を搬出させる。以上で、第２の乾燥工程が終了する。
【００６４】
次に、本実施形態の搬出工程を行う。本工程では、搬送機構２７は上昇を継続することによって、上記第１および第２の実施形態と同様に、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を乾燥槽２の外部に搬出する。
一方、蓄熱部材移動機構３０は、蓄熱プレート３８を下降させて、載置フレーム７Ａとの接触を解除する。これにより、蓄熱プレート３８からの熱伝導が停止するため、蓄熱プレート３８の蓄熱が再開される。
そして、さらに下降を続けて、蓄熱プレート３８を蒸気充満領域形成工程における下降位置に位置付ける。これにより、上記の搬入工程以下を繰り返すことにより、他の被乾燥物Ｗの乾燥を引き続いて行うことができる。
【００６５】
このように、蒸気乾燥装置３１および蒸気乾燥装置３１を用いた蒸気乾燥方法によれば、上記第１の実施形態と同様に、被乾燥物Ｗに溶剤蒸気４Ａが凝縮した後に、蓄熱プレート３８によって温度Ｔ１で加熱して乾燥するため、洗浄工程で付着した水分や溶剤蒸気４Ａに不純物が含まれていても、シミが発生しにくくなる。
【００６６】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第４の実施形態に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【００６７】
本実施形態の蒸気乾燥装置４１は、被乾燥物Ｗを複数の被乾燥物保持治具９に保持して、連続的に乾燥させるのに好適となる装置であり、図１３に示すように、上記第１の実施形態の蒸気乾燥装置１の乾燥槽２、搬送機構７、加熱部８に代えて、乾燥槽４２、搬送機構４７、加熱部４８を備える。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６８】
乾燥槽４２は、鉛直方向に沿って延ばされた有底筒状とされており、乾燥槽側壁４２ｃの内側の上部に隔壁４２ａが架設され、上部に、乾燥槽側壁４２ｃと隔壁４２ａとによって囲繞された２つの開口部４２Ａ、４２Ｂが形成されている。
開口部４２Ａ、４２Ｂの下方には、それぞれ乾燥槽側壁４２ｃと隔壁４２ａとによって隔壁４２ａの下端部まで囲繞された鉛直方向に延びる筒状部４０Ａ、４０Ｂが形成されている。
開口部４２Ａ、４２Ｂおよび筒状部４０Ａ、４０Ｂの内部の広さは、被乾燥物Ｗを保持した被乾燥物保持治具９の平面視の大きさよりも広く、被乾燥物Ｗを保持した被乾燥物保持治具９を水平方向に搬送することができる空間を形成している。
このため、乾燥槽２の内部には、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を、鉛直上方から開口部４２Ａ内に導入し、鉛直下方に移動した後、隔壁４２ａと乾燥槽底面４２ｂとの間を水平方向に抜けて、開口部４２Ｂの下方から鉛直上方に向かって移動させることができる略Ｕ字状の空間が形成されている。
【００６９】
また、乾燥槽４２の下部には、上記第１の実施形態と同様の蒸気源３が設けられている。蒸気源３の配置位置は、乾燥槽４２の乾燥槽底面４２ｂに対して、上記第１の実施形態における乾燥槽底面２ｂに対するのと同様な位置関係とされている。
【００７０】
本実施形態の開口部４２Ａは、被乾燥物Ｗを乾燥槽４２に搬入する搬入開口を構成しており、開口部４２Ｂは、被乾燥物Ｗを乾燥槽４２から搬出する搬出開口を構成している。
筒状部４０Ａ（４０Ｂ）において、開口部４２Ａ（４２Ｂ）の下方には、蒸気源３によって形成された溶剤蒸気４Ａを冷却して、溶剤蒸気４Ａを閉じ込める蒸気冷却管４６Ａ（４６Ｂ）が配置されている。
蒸気冷却管４６Ａ、４６Ｂは、上記第１の実施形態の蒸気冷却管６と同様に、例えば水などの冷媒が循環される配管が環状またはコイル状に巻き回された金属パイプからなり、それぞれ筒状部４０Ａ、４０Ｂの内面に沿って配置されている。また、特に図示しないが、蒸気冷却管４６Ａ、４６Ｂには、冷媒の温度を制御しながら循環させるチラー装置が接続されている。
蒸気冷却管４６Ａ、４６Ｂの内側に形成された開口は、後述する搬送機構４７の上下搬送機構４７Ａ、４７Ｂによって、被乾燥物Ｗが保持された被乾燥物保持治具９を把持した状態で、鉛直方向に進退可能な大きさに設けられている。
蒸気冷却管４６Ａ、４６Ｂの表面温度は、上記第１の実施形態の蒸気冷却管６と同様に設定されている。また、蒸気冷却管４６Ａ、４６Ｂの下方に不図示の溶剤回収機構が設けられていることも第１の実施形態と同様である。
また、本実施形態では、蒸気冷却管４６Ｂの設置高さは、蒸気冷却管４６Ａの設置高さよりも高い設定とされている。
【００７１】
搬送機構４７は、被乾燥物保持治具９を着脱可能に把持して、開口部４２Ａおよび蒸気冷却管６Ａの内側と通って鉛直方向に延びる搬送路ＭＡに沿って昇降する上下搬送機構４７Ａと、被乾燥物保持治具９を移動ベルト状に載置し水平方向に沿って、開口部４２Ａの下方の一定位置から隔壁４２ａの下方を通り開口部４２Ｂの下方の一定位置に向かって延びる搬送路ＭＣに沿って搬送するベルト搬送機構４７Ｃと、被乾燥物保持治具９を着脱可能に把持して、開口部４２Ａおよび蒸気冷却管６Ａの内側を通って鉛直方向に延びる搬送路ＭＢに沿って昇降する上下搬送機構４７Ｂとを備える。
上下搬送機構４７Ａ、４７Ｂは、例えば、下端部に被乾燥物保持治具９を把持および把持解除するハンド部を備える搬送アームを上記第１の実施形態におけるアクチュエータ７ａと同様のアクチュエータによって昇降させる構成を採用することができる。
【００７２】
このような構成により、筒状部４０Ａ、４０Ｂの中心部には、開口部４２Ａ、４２Ｂとベルト搬送機構４７Ｃとの間に、被乾燥物保持治具９に保持された被乾燥物Ｗを昇降移動させることができる空間が上下搬送機構４７Ａ、４７による搬送路ＭＡ、ＭＢの周囲に確保されている。
【００７３】
加熱部４８は、上記第２の実施形態の加熱部２８と同様にして、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を温度Ｔ２の加熱源で加熱するものであり、筒状部４０Ｂにおいて、蒸気冷却管４６Ｂとベルト搬送機構４７Ｃとの間に設けられている。
加熱部４８の構成は、本実施形態では、蒸気冷却管４６Ｂと同様の構成の金属パイプを放熱体として、この金属パイプの内部に不図示のチラー装置によって、温度Ｔ２に温度制御された熱媒Ｈを循環させる構成としている。
【００７４】
蒸気乾燥装置４１によれば、上記第１の実施形態の蒸気乾燥方法を略同様にして、被乾燥物Ｗを乾燥させることができる。
本実施形態の蒸気充満領域形成工程では、まず、蒸気充満領域Ｖを形成するが、本実施形態では、蒸気冷却管４６Ａ、４６Ｂによって、それぞれ高さが異なる蒸気面ＳＡ、ＳＢが形成される点が異なる。
そして、蒸気充満領域Ｖが形成された後に、加熱管４８に温度Ｔ２の熱媒Ｈを循環させ、放熱体である金属パイプの近傍の溶剤蒸気４Ａを温度Ｔ２に加熱する。これにより、上記第２の実施形態と同様にして、加熱部４８の内周側の領域に相対的な高温となる層領域が形成される。
このため、図１３に示すように、筒状部４０Ｂにおける蒸気充満領域Ｖは、筒状部４０Ｂの下端部から加熱部４８の下部近傍までの間で温度Ｔ１とされた下層領域Ｖ１、加熱部４８の近傍において温度Ｔ２とされた中層領域Ｖ２、および加熱部４８の上部近傍から蒸気面ＳＡまでの間で温度がＴ２〜Ｔ１まで変動する上層領域Ｖ３に分かれる。
【００７５】
本実施形態の搬入工程では、上下搬送機構４７Ａによって、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を把持して、開口部４２Ａの上方から被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を搬入する。
被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９が蒸気充満領域Ｖ内に搬入されると、第１の乾燥工程が始まる。
【００７６】
本実施形態の第１の乾燥工程では、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を蒸気充満領域Ｖ内で移動させながら、温度Ｔ１の溶剤蒸気４Ａによる乾燥を行う。この際の乾燥過程は、上記第１の実施形態に説明したのと同様である。
本工程での移動経路について説明する。被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を上下搬送機構４７Ａによって蒸気面ＳＡからベルト搬送機構４７Ｃ上に移動し、ベルト搬送機構４７Ｃ上で被乾燥物保持治具９の把持解除を行って、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９をベルト搬送機構４７Ｃ上に移載する。
ベルト搬送機構４７Ｃは、移載された被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を筒状部４０Ｂの下方位置まで搬送する。筒状部４０Ｂの下方位置では、予め上下搬送機構４７Ｂが下降されており、被乾燥物保持治具９を把持できるようになっている。
被乾燥物保持治具９を把持した上下搬送機構４７Ｂは、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を鉛直上方に移動する。この移動において、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９が下層領域Ｖ１を移動する間は、第１の乾燥工程が行われる。
【００７７】
被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９が、中層領域Ｖ２に到達すると、上下搬送機構４７Ｂを停止し、第２の乾燥工程を開始する。すなわち、上記第２の実施形態における中層領域Ｖ２における第２の乾燥工程と同様にして乾燥を行う。
上記第１の実施形態と同様に、被乾燥物Ｗの表面の液滴が乾燥したら、第２の乾燥工程を終了する。
【００７８】
次に、搬出工程では、上下搬送機構４７Ｂを駆動して、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を上昇させ、上層領域Ｖ３に移動してから、蒸気面ＳＢを通過して、開口部４２Ｂから乾燥槽４２の外部に搬出する。
【００７９】
なお、以上では、１つの被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の動作について説明したが、把持解除した上下搬送機構４７Ａを上方に引き上げ、乾燥槽２の外部に移動した上下搬送機構４７Ｂを再び下降させることにより、引き続いて他の被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を投入して、上記各工程を繰り返すことができる。このため、蒸気乾燥装置４１によれば、１つの乾燥槽４２内に、複数の被乾燥物保持治具９に載置された被乾燥物Ｗを間欠的に搬送して、連続的に蒸気乾燥を行うことができる。
【００８０】
このように、蒸気乾燥装置４１および蒸気乾燥装置４１を用いた蒸気乾燥方法によれば、上記第１の実施形態と同様に、被乾燥物Ｗに溶剤蒸気４Ａが凝縮した後に、加熱部４８によって溶剤蒸気４Ａの温度以上の温度で加熱して乾燥するため、洗浄工程で付着した水分や溶剤蒸気４Ａに不純物が含まれていても、シミが発生しにくくなる。
本実施形態は、上記第２の実施形態と同様に、蒸気充満領域Ｖ内に温度Ｔ２の相対的な高温となる層領域が形成する加熱部を設けた場合の例になっているが、本実施形態では、加熱部４８は、隔壁４２によって搬入経路がある筒状部４０Ａから離間された筒状部４０Ｂ内の搬出経路のみに配置されている。このため、搬入経路では、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９が加熱部の影響を受けて昇温されることがなく、溶剤蒸気４Ａの凝縮が効率的に行われる。この結果、水分や不純物粒子Ｐを溶剤蒸気４Ａの凝縮した液滴とともに除去しやすくなる。
【００８１】
上記の説明では、乾燥槽において、被乾燥物Ｗを被乾燥物保持治具９に保持して搬送する場合の例で説明したが、例えば、被乾燥物が大型の場合など、被乾燥物保持治具を用いることなく適宜の搬送機構で直接把持して搬送できる場合には、被乾燥物保持治具は必須ではない。
【００８２】
また、上記の第３の実施形態の説明における図１２（ｄ）では、蓄熱プレート３８が、蒸気面Ｓ２の上方にまで移動するように描いているが、これは一例であって、第２の乾燥工程を終了するには、被乾燥物Ｗが蒸気充満領域Ｖの上方に移動するだけで十分である。
したがって、蓄熱プレート３８は、第２の乾燥工程の終了時に、蒸気充満領域Ｖにとどまっていてもよい。この場合、蓄熱プレート３８が蒸気充満領域Ｖ内のみを移動するため、蒸気充満領域Ｖの外部に搬出される場合に比べて放熱量が少なくなり、引き続いて他の被乾燥物Ｗを乾燥するために、再度蓄熱する時間を短縮することができる。
【００８３】
また、上記第１および第３の実施形態では、各加熱部の熱が載置フレーム７Ａを熱伝導することによって、被乾燥物保持治具９および被乾燥物保持治具９に保持された被乾燥物Ｗが加熱される場合の例で説明したが、加熱部は、載置フレーム７Ａの各格子フレーム７ｅ間の隙間を貫通して被乾燥物保持治具９上の被乾燥物Ｗの近傍まで延出された櫛歯状の放熱フィンなどを備えていてもよい。
【００８４】
また、上記の各実施形態、変形例で説明した構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせたり、削除したりして実施することができる。
例えば、上記第４の実施形態の加熱部４８は、上記第１の実施形態および第１変形例と同様にして上下搬送機構４７Ｂに設けた加熱部に置換することが可能である。
また、上記第２の実施形態の加熱部において、上記第１の実施形態の第１変形例のように、加熱部２８に加熱量を調整する加熱温度調整機構を設けてもよい。この場合、被乾燥物Ｗが蒸気充満領域Ｖに搬入される際には、加熱部２８の加熱を停止または抑制することで、被乾燥物Ｗの温度上昇を低減できるため、第１の乾燥工程において効率的に溶剤蒸気４Ａの凝縮させることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１、１１、２１、３１、４１ 蒸気乾燥装置
２、４２ 乾燥槽
２ａ 開口部
３ 蒸気源
４ 溶剤
４Ａ 溶剤蒸気
５ 溶剤加熱部
６、４６Ａ、４６Ｂ 蒸気冷却管
７、２７、４７ 搬送機構
７Ａ 載置フレーム
７ａ アクチュエータ
７ｅ 格子フレーム
８、１８、２８、４８ 加熱部
８ａ 循環路
９ 被乾燥物保持治具
１０ 冷却管
２８ａ 放熱体
２８ｂ 加熱管
３０ 蓄熱部材移動機構
３８ 蓄熱プレート（蓄熱部材）
４２Ａ 開口部（搬入開口）
４２Ｂ 開口部（搬出開口）
４７ 搬送機構
４７Ａ、４７Ｂ 上下搬送機構
４７Ｃ ベルト搬送機構
Ｈ 熱媒
Ｍ、ＭＡ、ＭＢ、ＭＣ 搬送路
Ｐ 不純物粒子
Ｓ１ 溶剤液面
Ｓ２ 蒸気面
Ｖ 蒸気充満領域
Ｖ１ 下層領域
Ｖ２ 中層領域
Ｖ３ 上層領域
Ｗ 被乾燥物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気乾燥装置および蒸気乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ガラス基板、光学素子、半導体ウエハ等の製造工程において、洗浄を行う場合、ガラス基板、光学素子、半導体ウエハ等からなる被洗浄物を洗浄剤によって洗浄し、さらに純水等でリンスした後、リンスされた被洗浄物を被乾燥物として乾燥する乾燥工程を行っている。この乾燥工程には、多くの場合、例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の溶剤を使用した蒸気乾燥装置が用いられている。
このような蒸気乾燥装置では、被乾燥物を溶剤蒸気雰囲気に搬入し、溶剤を被乾燥物の表面に凝縮させ、この溶剤が被乾燥物に残存する水分とともに落下したり、水分とともに揮発したりすることを利用して被乾燥物の表面を乾燥している。このため、溶剤とともに揮発できない不純物が溶剤や被乾燥物に残存する水分中に含まれると、この不純物が被乾燥物の表面に付着した状態で乾燥し、被乾燥物の表面にシミなどの汚れが発生するという問題が起こる。
このような問題に対処するため、種々の蒸気乾燥装置および蒸気乾燥方法が提案されている。
例えば、特許文献１には、フッ素系溶剤または、アルコールまたはグリコールエーテル系溶剤が混入されたフッ素系溶剤に対して空気中の水分が溶け込んだ水分含有溶剤から水分を除去する水分除去装置であって、上記水分含有溶剤を貯溜するタンクと、上記タンク内の水分含有溶剤を溶剤の沸点前後に加熱する加熱手段と、上記タンク上部に設けられて水分および溶剤の蒸気を冷却する冷却手段と、冷却液を受ける受け手段とを備えた水分除去装置が記載されている。
また、特許文献２には、水処理後の被処理物の表面で有機溶剤を主成分とする乾燥液の蒸気を凝縮させて乾燥を行う処理槽と、選択的に水を透過させる膜によって構成された分離膜モジュールユニットとから構成され、該処理槽の内部には、乾燥液の蒸気を発生させるための蒸気発生部と、被処理物を配置するための乾燥空間部と、乾燥液の蒸気が被処理物表面で凝縮して生じた凝縮液を該乾燥空間部の下方にて捕集する第１の受部と、前記乾燥空間部の上方にて乾燥液の蒸気を凝縮させる冷却部と、該冷却部による冷却によって生じた凝縮液を該冷却部の下方にて捕集する第２の受部とが設けられ、前記分離膜モジュールユニットには、前記第２の受部の凝縮液を導入するための第１の流路が配設され、前記第１の流路内に、該冷却部の凝縮液を一定時間だけ 捕集するための定期的に開閉する自動弁が配設され、分離膜モジュールユニットの出口側には、前記膜での非透過液を前記蒸気発生部に導入するための第２の流路が配設されている、ことを特徴とする蒸気乾燥装置が記載されている。
また、特許文献３には、（１）液体のイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を収容するＩＰＡ槽、（２）該ＩＰＡ槽の周囲に設けられた側壁、（３）該ＩＰＡ槽から上方に所定の間隔をおいて且つ該側壁近傍に設けられた冷却管、（４）該ＩＰＡ槽の少なくとも下部に設けられた加熱手段、（５）該ＩＰＡ槽中の液体ＩＰＡに予備加熱された液体ＩＰＡを供給するための、予備加熱手段を含むＩＰＡ供給手段、（６）該ＩＰＡ槽中のＩＰＡの液面、該側壁及び該冷却管により規定される空間にシリコンウエハを出し入れするための搬送手段、及び（７）シリコンウエハ上のＩＰＡと水分との混合物を回収し前記空間外に排出するための排出手段、を含むシリコンウエハのＩＰＡ蒸気乾燥装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４７８０２号公報
【特許文献２】特開平８−１５２２６８号公報
【特許文献３】特開２００２−３６７９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の蒸気乾燥装置および蒸気乾燥方法には、以下のような問題があった。
特許文献１、２に記載の技術は、蒸気源となる溶媒中に混入している水分や不純物の濃度を制御する技術であり、特許文献３に記載の技術は、蒸気濃度の減少を防ぎ、被乾燥物表面を十分な量の蒸気と接触させることにより、表面の液交換を進める技術である。
ところが、これらの技術を用いても、溶媒中に混入する不純物を完全に除去することは困難である。また、シミを発生させる不純物の濃度は、きわめて低濃度であるため、これらの技術のみによって、シミの発生を防止できる程度に乾燥工程おける被乾燥物表面の不純物を除去することは難しいという問題がある。
したがって、乾燥工程において被乾燥物に付着した水分中や溶剤中に不純物が含まれていてもシミの発生を抑制できる技術が強く求められている。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、被乾燥物に付着した水分中や溶剤中に不純物が含まれていても、シミが発生しにくくなる蒸気乾燥装置および蒸気乾燥方法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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の蒸気乾燥装置は、溶剤蒸気を供給する蒸気源と、被乾燥物を搬入および搬出する開口部を有し、該開口部の下方に前記蒸気源から供給された前記溶剤蒸気を充満させて蒸気充満領域を形成する乾燥槽と、前記被乾燥物を前記乾燥槽の内外にわたる搬送路に沿って搬送する搬送機構と、該搬送機構によって前記乾燥槽に搬入された前記被乾燥物を、前記溶剤蒸気の温度以上であって前記溶剤蒸気とは異なる加熱源によって加熱する加熱部と、を備える構成とする。
【０００７】
また、本発明の蒸気乾燥装置では、前記加熱部は、前記搬送機構に設けられることが可能である。
【０００８】
また、本発明の蒸気乾燥装置では、前記加熱部は、加熱量を調整する加熱調整機構を有することが可能である。
【０００９】
また、本発明の蒸気乾燥装置では、前記加熱部は、前記蒸気充満領域における前記搬送機構の搬送路の周囲に配置されることが可能である。
【００１０】
また、本発明の加熱部が搬送機構の搬送路の周囲に配置された蒸気乾燥装置では、前記開口部は、前記被乾燥物を前記乾燥槽に搬入する搬入開口と、前記被乾燥物を前記乾燥槽から搬出する搬出開口とからなり、前記搬入開口および前記搬出開口の下方の前記蒸気充満領域が仕切られて、搬入領域と搬出領域とに区分され、前記加熱部は、前記搬出領域における前記搬送機構の搬送路の周囲に配置されることが可能である。
【００１１】
また、本発明の蒸気乾燥装置では、前記加熱部は、前記蒸気充満領域内で前記溶剤蒸気の熱を蓄熱する蓄熱部材と、該蓄熱部材を、前記蒸気充満領域内において少なくとも前記搬送機構の搬送路に沿って移動させる蓄熱部材移動機構と、を備えることが可能である。
【００１２】
本発明の蒸気乾燥方法は、溶剤蒸気を乾燥槽内に充満させて蒸気充満領域を形成する蒸気充満領域形成工程と、前記蒸気充満領域に被乾燥物を搬入する搬入工程と、前記蒸気充満領域に搬入された前記被乾燥物を前記溶剤蒸気に接触させて乾燥を行う第１の乾燥工程と、該第１の乾燥工程の開始後に、前記溶剤蒸気と異なる加熱源によって前記被乾燥物を前記溶剤蒸気の温度以上の温度で加熱して乾燥を行う第２の乾燥工程と、前記第１および第２の乾燥工程の終了後に、前記被乾燥物を前記乾燥槽から搬出する搬出工程と、を備える方法とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の蒸気乾燥装置および蒸気乾燥方法によれば、被乾燥物に溶剤蒸気が凝縮した後に、溶剤蒸気の温度以上の加熱源を用いて加熱して乾燥するため、表面に残留した乾燥前の液滴に不純物が含まれていても、シミが発生しにくくなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置に用いる被乾燥物保持治具の構成を示す模式的な斜視図、および平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置の搬送機構の構成を示す模式的な斜視図、および平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置の搬送機構に被乾燥物保持治具をセットしたときの断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置の動作説明図である。
【図６】シミが発生する過程の模式説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の変形例（第１変形例）に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る蒸気乾燥装置の動作説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る蒸気乾燥装置に用いる蓄熱部材の模式的な平面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る蒸気乾燥装置の動作説明図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１６】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置に用いる被乾燥物保持治具の構成を示す模式的な斜視図、および平面図である。図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置の搬送機構の構成を示す模式的な斜視図、および平面図である。図４は、本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置の搬送機構に被乾燥物保持治具をセットしたときの断面図である。
【００１７】
本実施形態の蒸気乾燥装置１は、図１に示すように、適宜の洗浄工程によって洗浄された部材を被乾燥物Ｗとして、後述する溶剤蒸気４Ａを用いて乾燥させる装置である。
被乾燥物Ｗとしては、例えば、ガラス基板や、レンズ、光学フィルターなどの光学素子や、半導体ウエハなどを挙げることができる。
以下では、被乾燥物Ｗの一例として、光学機器用レンズを乾燥させる場合の例で説明する。光学機器用レンズは、小型のものが多いため、複数個を被乾燥物保持治具９に収容して搬送し、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の両方に対して洗浄工程および乾燥工程を行うことが多い。
洗浄工程は、一般に複数の工程からなるが、最終の洗浄工程では純水等によってリンスが行われる。蒸気乾燥装置１は、このようなリンスを行った後に、被乾燥物Ｗの表面に付着した水分を乾燥させて除去できるようにしたものである。
特に光学素子の製造工程では、例えば、研磨粒子や研磨されたガラス等の微粒子が複数の洗浄工程を経てもごくわずかに残る可能性があるが、光学特性に影響しない微粒子の残存は許容されている。
【００１８】
ここで、以下の説明に用いる被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の一例について、説明する。
被乾燥物Ｗは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように両凸レンズからなる。
このような被乾燥物Ｗを保持する被乾燥物保持治具９は、平面視矩形状のフレーム部９ａと、このフレーム部９ａの対向する１組の内側面の間においてこの対向方向に沿って延ばして設けられ、かつ対向方向に直交する水平方向に並列配置された複数の棒材からなる格子部９ｂとを備える。
格子部９ｂの棒材間の配列方向の隙間は、被乾燥物Ｗのレンズ外径より小さい寸法とされている。
このため、図２（ｂ）に示すように、被乾燥物Ｗのレンズ側面を格子部９ｂの隣り合う棒材に当接させるように上方から載置して、被乾燥物Ｗを被乾燥物保持治具９に保持させることができる。このとき、各被乾燥物Ｗのレンズ面は、その光軸が棒材の延設方向に向いた状態になっている。
【００１９】
蒸気乾燥装置１の概略構成は、図１に示すように、溶剤蒸気４Ａを供給する蒸気源３と、被乾燥物Ｗを搬入および搬出する開口部２ａを有し開口部２ａの下方に蒸気源３から供給された溶剤蒸気４Ａを充満させて蒸気充満領域Ｖを形成する乾燥槽２と、被乾燥物Ｗを乾燥槽２の内外にわたる搬送路Ｍに沿って搬送する搬送機構７と、搬送機構７によって乾燥槽２に搬入された被乾燥物Ｗを、溶剤蒸気４Ａの温度以上であって溶剤蒸気４Ａとは異なる加熱源によって加熱する加熱部８とを備える。
【００２０】
本実施形態の乾燥槽２は、鉛直方向に沿って延ばされた有底筒状とされており、上部には乾燥槽側壁２ｃの上端部によって開口部２ａが形成され、下部には蒸気源３が設けられている。
【００２１】
乾燥槽２において、開口部２ａと蒸気源３との間には、蒸気源３によって形成された溶剤蒸気４Ａを冷却して、溶剤蒸気４Ａを閉じ込める蒸気冷却管６が配置されている。
蒸気冷却管６は、本実施形態では、例えば水などの冷媒が循環される配管が環状またはコイル状に巻き回された金属パイプからなり、乾燥槽２の乾燥槽側壁２ｃの内面に沿って配置されている。また、特に図示しないが、蒸気冷却管６には、冷媒の温度を制御しながら循環させるチラー装置が接続されている。
また、蒸気冷却管６の内周部の大きさは、被乾燥物保持治具９を搭載した搬送機構７が鉛直方向に挿通可能な大きさに設定されている。
このため、乾燥槽２の中心部には、開口部２ａの上端と蒸気源３との間に、被乾燥物保持治具９に保持された被乾燥物Ｗを昇降移動させることができる空間が確保されている。
蒸気冷却管６の表面温度は、表面に接触した溶剤蒸気４Ａが凝縮するとともに、蒸気冷却管６の内周側に、溶剤蒸気４Ａが蒸気冷却管６を通り抜けて上昇できない程度の低温層が形成できる温度に設定する。
なお、特に図示しないが、蒸気冷却管６の下方には、蒸気冷却管６の表面で熱交換した溶剤蒸気４Ａによる凝縮液体を回収する溶剤回収機構が設けられている。
【００２２】
蒸気源３は、乾燥槽２の乾燥槽底面２ｂ上に貯留された液体状の溶剤４と、溶剤４を加熱して溶剤４の沸点に略等しい温度Ｔ１の溶剤蒸気４Ａを発生させる溶剤加熱部５とを備える。
なお、溶剤４は、蒸気冷却管６において凝縮する成分が回収されるなどして、減少していくため、不図示の供給機構によって、乾燥槽２の外部から適宜清浄な溶剤４が追加されるようになっている。
溶剤４の材質としては、蒸気乾燥処理に用いる適宜の有機溶剤、例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）等を採用することができる。本実施形態では、一例としてＩＰＡを採用している。
【００２３】
溶剤加熱部５の構成は、乾燥槽２の乾燥槽底面２ｂ上に貯留された溶剤４を加熱して、蒸気乾燥処理に必要な温度の溶剤蒸気４Ａを生成することができれば特に限定されない。例えば内部に加熱されたオイル等の熱媒を循環させて熱伝導を行う加熱体を採用することができる。
また、図１では、溶剤加熱部５は乾燥槽底面２ｂの下面側に設置されている場合の例が図示されているが、溶剤加熱部５の設置位置はこれには限定されない。例えば、乾燥槽２の内部において溶剤４に浸漬されていてもよい。
溶剤加熱部５の加熱温度の設定は、本実施形態では溶剤４としてＩＰＡを採用しているため、溶剤加熱部５は、溶剤４をＩＰＡの沸点である８２．４℃の近傍の温度Ｔ１に加熱できるようになっている。
【００２４】
搬送機構７の概略構成は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、不図示の駆動ガイドに沿って鉛直方向に昇降する一対のアクチュエータ７ａと、各アクチュエータ７ａの端部からそれぞれ鉛直下方に延ばされた吊り下げアーム７ｂと、各吊り下げアーム７ｂの下端部に固定され被乾燥物保持治具９を上方から載置する載置フレーム７Ａとを備える。
【００２５】
載置フレーム７Ａは、各吊り下げアーム７ｂの下端部を水平方向に連結する角柱状の連結部材７ｃと、連結部材７ｃから水平方向においてアクチュエータ７ａと反対側に角柱部材が櫛歯状に延ばされた格子フレーム７ｅと、連結部材７ｃと対向する位置で各格子フレーム７ｅの各端部を固定する角柱状の連結部材７ｄとによって構成された平面視矩形状の外形を有するフレーム部材である。
載置フレーム７Ａは、連結部材７ｃ、７ｄ、格子フレーム７ｅの各上面が同一平面に整列され、被乾燥物保持治具９の下面と密着して当接できるようになっている（図４参照）。
連結部材７ｃ、７ｄ、およびフレーム外形を構成する格子フレーム７ｅの上面には、上方から載置された被乾燥物保持治具９の側面を水平方向に係止する係止ピン７ｆが複数設けられている。
【００２６】
連結部材７ｃ、７ｄ、および各格子フレーム７ｅは、熱伝導が良好な金属であり、かつ錆びや溶出による洗浄槽の汚染のない金属であることが望ましい。例えば、耐食性の高いステンレスと熱伝導の良いアルミニウムや銅またはこれらの合金とを層構造とした部材などで形成されている。そして、少なくとも連結部材７ｃおよび各格子フレーム７ｅの内部には、熱媒Ｈを循環させる１経路以上の循環路８ａが設けられている。
熱媒Ｈの種類としては、水、オイル等の液体、もしくは加熱空気等の気体を採用することができる。
循環路８ａの両端部は、各吊り下げアーム７ｂ内に貫通して設けられた内部管路８ｂに連結されている。これら内部管路８ｂは、吊り下げアーム７ｂの上端部において外部配管８ｃに接続されている。これら外部配管８ｃには、熱媒Ｈの温度を制御しながら循環させる不図示のチラー装置が接続されている。
熱媒Ｈの温度Ｔ２は、本実施形態では、溶剤蒸気４Ａの温度より約５℃程度高温に設定されている。
このため、循環路８ａに熱媒Ｈが循環されると、連結部材７ｃおよび格子フレーム７ｅが昇温され、溶剤蒸気４Ａより約５℃高温の加熱源となる。これにより、載置フレーム７Ａ上に載置された被乾燥物保持治具９および被乾燥物Ｗを加熱できるようになっている。
このように本実施形態では、不図示のチラー装置によって熱媒Ｈが循環する循環路８ａと、循環路８ａが設けられた連結部材７ｃおよび格子フレーム７ｅとは、加熱部８を構成している。したがって、本実施形態は加熱部８が搬送機構７に設けられた場合の例になっている。
【００２７】
次に、蒸気乾燥装置１の動作を本発明の実施形態に係る蒸気乾燥方法を中心として説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態に係る蒸気乾燥装置の動作説明図である。図６は、シミが発生する過程の模式説明図である。（ａ１）、（ｂ１）、（ｃ１）、（ｄ１）は、被乾燥物Ｗの側面視の模式図、（ａ２）、（ｂ２）、（ｃ２）、（ｄ２）は、正面視の模式図である。
【００２８】
本実施形態の蒸気乾燥方法は、蒸気乾燥装置１を用いて、被乾燥物Ｗに対して、蒸気充満領域形成工程、搬入工程、第１の乾燥工程、第２の乾燥工程、および搬出工程をこの順に沿って行うものである。
【００２９】
蒸気充満領域形成工程は、温度Ｔ１の溶剤蒸気４Ａを乾燥槽２の内部に充満させて、蒸気充満領域Ｖ（図５（ａ）参照）を形成する工程である。
本工程では、乾燥槽２内の乾燥槽底面２ｂ上に溶剤４を満たしてから、蒸気冷却管６内に冷媒を流して、蒸気冷却管６で囲まれた乾燥槽２の内部に低温層を形成する。
次に、溶剤加熱部５によって溶剤４を加熱し、溶剤４の沸点に近い温度Ｔ１の溶剤蒸気４Ａを発生させる。本実施形態では、約８２℃の溶剤蒸気４Ａが生成されるように溶剤加熱部５の加熱温度を制御している。
生成された溶剤蒸気４Ａは、乾燥槽２内を上昇し、蒸気冷却管６によって形成された低温層で冷却されて下降し、対流を繰り返しながら、乾燥槽２内に充満されていく。
なお、溶剤蒸気４Ａのうち、蒸気冷却管６の表面で熱交換して凝縮した液体は、不図示の溶剤回収機構によって回収される。
このように、溶剤蒸気４Ａは蒸気冷却管６よりも上側には上昇することができないため、蒸気冷却管６の近傍に蒸気面Ｓ２を形成して、乾燥槽２内に閉じ込められた状態となる。この結果、溶剤４の溶剤液面Ｓ１と蒸気面Ｓ２との間に、蒸気充満領域Ｖが形成される。
以上で、蒸気充満領域形成工程が終了する。
【００３０】
次に、搬入工程を行う。本工程は、蒸気充満領域Ｖに被乾燥物Ｗを搬入する工程である。
まず、被乾燥物Ｗは、洗浄工程を通じて被乾燥物保持治具９上に載置されている。以下の各工程でも同様である。
本工程では、搬送機構７は、載置フレーム７Ａが乾燥槽２の開口部２ａの中心部の上方に位置するように待機させておく。このとき、熱媒Ｈは、供給または循環を停止しておく。このため、加熱部８による加熱は、停止または抑制されており、少なくとも温度Ｔ１以上での加熱は行われていない。
洗浄工程が終了した被乾燥物Ｗは被乾燥物保持治具９とともに、不図示の移載ロボット等によって、載置フレーム７Ａ上に移載する（図４参照）。
移載後、ただちに、搬送機構７のアクチュエータ７ａを駆動し、図５（ａ）に示すように載置フレーム７Ａを下降させ、図５（ｂ）に示すように蒸気面Ｓ２を通して蒸気充満領域Ｖ内に搬送し、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を蒸気充満領域Ｖ内に搬入する。
以上で、搬入工程が終了する。
【００３１】
被乾燥物Ｗが蒸気充満領域Ｖに搬入されるとともに、第１の乾燥工程が始まる。
本工程は、蒸気充満領域Ｖに搬入された被乾燥物Ｗを溶剤蒸気４Ａに接触させて乾燥を行う工程である。
本実施形態における第１の乾燥工程では、被乾燥物Ｗが蒸気充満領域Ｖ内にあれば、特に位置は限定されない。このため、搬送機構７を一旦停止して、被乾燥物Ｗの位置を固定してもよいし、搬送機構７を駆動して被乾燥物Ｗを蒸気充満領域Ｖ内で移動させつつ本工程を行ってもよい。乾燥効率の点では、被乾燥物Ｗの表面に溶剤蒸気４Ａが接しやすくなるように、蒸気充満領域Ｖ内を移動させながら本工程を行うことが好ましい。
本実施形態では、蒸気充満領域Ｖ内の移動経路は、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、搬送路Ｍに沿って、蒸気充満領域Ｖ内を蒸気面Ｓ２側から溶剤液面Ｓ１の近傍まで下降させた後、蒸気面Ｓ２の方に上昇して戻る鉛直方向の往復の移動経路を採用している。
【００３２】
蒸気充満領域Ｖ内に搬入された被乾燥物Ｗは、溶剤蒸気４Ａに比して低温であるため、被乾燥物Ｗの表面における溶剤蒸気４Ａの凝縮量が多くなる。凝縮した溶剤蒸気４Ａは、被乾燥物Ｗの表面の水分を取り込んで液化し、大きな液滴となると取り込んだ水分とともに落下する。
被乾燥物Ｗは、洗浄すべきレンズ面の光軸が水平方向を向くように被乾燥物保持治具９上に載置されているため、表面の液滴は、レンズ面に沿って下方に移動してレンズ面の下方側から、被乾燥物保持治具９の格子部９ｂ間の隙間を通って落下する。
このような落下する液滴には、被乾燥物Ｗの表面の水分や、水分中および溶剤蒸気４Ａ中に含まれる不純物粒子を含んだ状態で落下するため、本工程には、水分を除去する乾燥の作用と、不純物粒子を除去する洗浄の作用とがある。
【００３３】
ただし、水分の乾燥、除去が進行し、被乾燥物Ｗと溶剤蒸気４Ａとの熱交換が進むにつれて、被乾燥物Ｗの表面から落下する液滴は減少し、表面張力によって被乾燥物Ｗの表面に付着した液滴表面からの蒸発量が多くなる。
発明者は、このような液滴表面からの蒸発による乾燥過程を鋭意研究したところ、シミの発生がこの乾燥工程における不純物粒子の挙動と深く関係していることを見出し、本発明に到った。
以下では、発明者が見出したシミの発生の過程について、観察結果を単純化して説明する。
【００３４】
図６（ａ１）に示すように、被乾燥物Ｗの下端部に、表面張力で液滴Ｄ１が付着しているとする。液滴Ｄ１は、水分のみであるか、水分を取り込んだ溶剤蒸気４Ａの凝縮液滴であるかは問わない。
液滴Ｄ１を観察すると、図６（ａ２）に示すように、液滴Ｄ１に含まれる不純物粒子Ｐは、周囲の液滴Ｄ１の分子運動によって絶えず移動し、不純物粒子Ｐ間の間隔が開いていく傾向にある。このため、全体として、液滴Ｄ１と被乾燥物Ｗの表面との接触境界（曲線Ｌ１参照）に向かって移動していく。
接触境界Ｌ１に到達した不純物粒子Ｐは、一部が被乾燥物Ｗの表面に接触したり、他の不純物粒子Ｐと凝集したりすることで、液滴Ｄ１の分子運動の影響を受けにくくなり、接触境界Ｌ１に沿う位置で停止する。
このようにして、不純物粒子Ｐは、経時的に接触境界Ｌ１に集中していく傾向がある。
【００３５】
一方、このような不純物粒子Ｐに移動と同時に、液滴Ｄ１の表面からは蒸発が続く結果、図６（ｂ１）、（ｂ２）に示すように、液滴Ｄ１は体積が減少して偏平化した液滴Ｄ２となる。このとき、接触境界Ｌ２は、接触境界Ｌ１と略同じ位置にある。
液滴Ｄ２は、表面張力によって縮径しようとしているため、ある程度、時間が経過すると、図６（ｃ１）、（ｃ２）に示すように、接触境界Ｌ２が曲線Ｌ３の位置に急峻に移動して、被乾燥物Ｗとの接触面積が減少した液滴Ｄ３に変化する。
これに伴って、接触境界Ｌ２から離間した位置に、液滴Ｄ３と被乾燥物Ｗとの接触境界Ｌ３が形成される。一方、接触境界Ｌ２上の不純物粒子Ｐは、被乾燥物Ｗの表面に取り残されるため、曲線Ｌ２の近傍に整列した状態で被乾燥物Ｗ上に固着し、略ライン状のシミ部ＰＳを形成する。
液滴Ｄ３では、上記と同様な過程が繰り返されるため、液滴Ｄ３が乾燥すると、図６（ｄ１）、（ｄ２）に示すように、接触境界Ｌ３が形成された位置に、略ライン状のシミ部ＰＳが形成される。
【００３６】
このように、乾燥時のシミは、微細に見れば、被乾燥物Ｗと被乾燥物Ｗに付着した液滴との接触境界の近傍に液滴内の不純物粒子Ｐが移動し、不均一に集積したシミ部ＰＳの集合体であると考えられる。
このため、不純物粒子Ｐの総量は微少であっても、不純物粒子Ｐが凝集した顕著な汚れ跡が形成されて、全体としてシミとなることが分かる。
【００３７】
このようにして形成されるシミを抑制するため、本実施形態では、第１の乾燥工程の開始後に、一定時間経過したら、第１の乾燥工程と並行して第２の乾燥工程を行う。
本工程は、第１の乾燥工程の開始後に、溶剤蒸気４Ａと異なる加熱源によって被乾燥物Ｗを溶剤蒸気４Ａの温度以上の温度で加熱して乾燥を行う工程である。
本実施形態では、加熱部８の循環路８ａに温度Ｔ２の熱媒Ｈを循環させることによって、格子フレーム７ｅ等を温度Ｔ２に昇温する。これにより、格子フレーム７ｅ等と接触した被乾燥物保持治具９に熱伝導して、被乾燥物Ｗが加熱されるとともに、被乾燥物Ｗの近傍の雰囲気温度も上昇する。
【００３８】
この結果、被乾燥物Ｗ上に付着している液滴が加熱される。このため、液滴の分子運動が活発となるとともに、液滴の表面張力が低下する。液滴の表面積が大きい状態で、急速に蒸発が進行する。
したがって、乾燥後の液滴内の不純物粒子Ｐは、接触境界に十分集積することなく、互いに離間した位置で被乾燥物Ｗに固着した状態となる。また、液滴の表面張力が低下するため、乾燥過程において、図６（ｃ２）に示すような接触境界の段階的な移動が起こりにくくなる。
このため、液滴中の不純物粒子Ｐは、被乾燥物Ｗ上に残っても、初期の液滴の面積内で分散されているため、シミになりにくい。
このように分散された不純物粒子Ｐは、外観不良とならないだけではなく、例えば、光学素子のように、不純物粒子Ｐよりも格段に大きな径を有する光束の透過あるいは反射特性が問題となる場合には、機能上の不良ともならない。
【００３９】
本工程は、被乾燥物Ｗや被乾燥物保持治具９の熱容量などに応じて、シミが残りにくくなる適宜のタイミングで開始すればよい。
上述したように、被乾燥物Ｗの表面から落下する液滴には、乾燥作用とともに不純物粒子Ｐを除去する作用もあるため、被乾燥物Ｗの表面に被乾燥物Ｗが凝縮して液滴を形成して落下が起こりやすい期間は、第２の乾燥工程を行わず、液滴の落下によって、被乾燥物Ｗ上における不純物粒子Ｐの総量の変化が少なくなってから、開始することが好ましい。
ただし、被乾燥物Ｗや被乾燥物保持治具９の熱容量によっては、加熱部８が一定温度に到達するタイミングと、被乾燥物Ｗ上の液滴が昇温されるタイミングとには時間差が生じる。このため、例えば、実験を行うなどして適切な開始タイミングを設定することが好ましい。
【００４０】
被乾燥物Ｗの表面の液体の置換が終了した後に、搬送機構７のアクチュエータ７ａを駆動して、載置フレーム７Ａを上昇させる。被乾燥物Ｗが蒸気面Ｓ２の上方に移動すると、加熱部８の熱媒Ｈの循環を停止または抑制して、温度Ｔ２による加熱を止める。
以上で、第１および第２の乾燥工程が終了する。
その後、搬出工程を行う。本工程では、アクチュエータ７ａの駆動を続けて載置フレーム７Ａを上昇させ、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を開口部２ａから上方に搬出する。以上で、搬出工程が終了する。
【００４１】
このように、蒸気乾燥装置１および蒸気乾燥装置１を用いた蒸気乾燥方法によれば、被乾燥物Ｗに溶剤蒸気４Ａが凝縮した後に、加熱部８によって溶剤蒸気４Ａの温度以上の温度で加熱して乾燥する。これにより、被乾燥物Ｗの表面に付着した液滴の表面張力が低下するとともに、液滴内の不純物粒子Ｐが被乾燥物Ｗとの接触境界への移動が進む前に急速に乾燥が進むため、洗浄工程で付着した水分や溶剤蒸気４Ａに不純物が含まれていても、シミが発生しにくくなる。
【００４２】
［第１変形例］
次に、上記第１の実施形態の変形例（第１変形例）について説明する。
図７は、本発明の第１の実施形態の変形例（第１変形例）に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【００４３】
本変形例の蒸気乾燥装置１１は、図７に示すように、上記第１の実施形態の蒸気乾燥装置１の加熱部８に代えて、加熱部１８を備える。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
加熱部１８は、格子フレーム７ｅおよび連結部材７ｃの内部に加熱部８の循環路８ａに並行して、例えば、水等の冷媒を温度制御して循環させるチラー装置に接続された冷却管１０を設けたものである。
【００４４】
蒸気乾燥装置１１によれば、上記第１の実施形態の蒸気乾燥方法を略同様にして、被乾燥物Ｗを乾燥させることができる。
本変形例では、第２の乾燥工程を開始するまでは、冷却管１０を循環する冷媒の流量を増やすことで循環路８ａからの伝熱を抑制する。このように、冷却管１０は、加熱部１８において加熱量を調整する加熱調整機構の一例となっている。
これにより、上記第１の実施形態に比べて、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の温度上昇を低減することができる。
この結果、第１の乾燥工程において、上記第１の実施形態に比べて、溶剤蒸気４Ａと被乾燥物Ｗとの温度差をより大きくすることができため、溶剤蒸気４Ａが被乾燥物Ｗの表面に凝縮しやすくなる。したがって、第２の乾燥工程に先立って、被乾燥物Ｗ上の水分や不純物粒子Ｐをより効率よく除去しておくことができる。
次に第２の乾燥工程では、冷却管１０における冷媒の循環を停止して、加熱部１８の温度を熱媒Ｈの温度まで急上昇させる。これにより、被乾燥物Ｗの急速な加熱が可能となる。このため、被乾燥物Ｗ上の液滴の乾燥も急速に進むため、よりシミが形成されにくくなる。
【００４５】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図８は、本発明の第２の実施形態に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係る蒸気乾燥装置の動作説明図である。
【００４６】
本実施形態の蒸気乾燥装置２１は、図８に示すように、上記第１の実施形態の蒸気乾燥装置１の搬送機構７、加熱部８に代えて、搬送機構２７、加熱部２８を備える。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４７】
搬送機構２７は、搬送機構７において循環路８ａ、内部管路８ｂ、外部配管８ｃを削除したものである。
加熱部２８は、被乾燥物Ｗを温度Ｔ２で加熱する加熱源であり、本実施形態では、環状の放熱体２８ａの内部に熱媒Ｈが循環される環状またはコイル状に形成された加熱管２８ｂが設けられた構成を採用している。
加熱部２８は、蒸気冷却管６の下側において、乾燥槽２の乾燥槽側壁２ｃの内面に沿うように設置されている。ただし、加熱部２８の下面と溶剤液面Ｓ１との間は、少なくとも被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を配置できる距離だけ離間されている。
また、特に図示しないが、加熱管２８ｂには、熱媒Ｈの温度を制御しながら循環させるチラー装置が接続されている。
放熱体２８ａの内側の開口の大きさは、被乾燥物保持治具９を搭載した搬送機構７が鉛直方向に挿通可能な大きさに設定されている。
このため、乾燥槽２の中心部には、上端の開口部２ａと蒸気源３との間に、被乾燥物保持治具９に保持された被乾燥物Ｗを昇降移動させることができる空間が確保されている。
また、特に図示しないが、加熱部２８と乾燥槽２の乾燥槽側壁２ｃとの間には、蒸気冷却管６によって冷却された溶剤蒸気４Ａが下降して容易に下層の領域に戻ることができるように、鉛直方向に沿う流路が確保されている。
【００４８】
蒸気乾燥装置２１によれば、上記第１の実施形態の蒸気乾燥方法を略同様にして、被乾燥物Ｗを乾燥させることができる。
本実施形態では、蒸気充満領域形成工程において、蒸気充満領域Ｖが形成された後に、加熱管２８ｂに温度Ｔ２の熱媒Ｈを循環させ、放熱体２８ａの近傍の溶剤蒸気４Ａを温度Ｔ２に加熱する。熱媒Ｈの温度Ｔ２は、蒸気源３によって形成される溶剤蒸気４Ａの温度Ｔ１より高温であるため、加熱部２８の近傍の溶剤蒸気４Ａの温度が上昇し、加熱部２８の内周側の領域に相対的な高温となる層領域が形成される。
このため、図８に示すように、蒸気充満領域Ｖは、溶剤液面Ｓ１から加熱部２８の下部近傍までの間で温度Ｔ１とされた下層領域Ｖ１、加熱部２８の近傍において温度Ｔ２とされた中層領域Ｖ２、および加熱部２８の上部近傍から蒸気面Ｓ２までの間で温度がＴ２〜Ｔ１まで変動する上層領域Ｖ３に分かれる。
【００４９】
本実施形態の搬入工程では、図９（ａ）に示すように、上記第１の実施形態の搬入工程と同様に被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を蒸気充満領域Ｖに搬入する際、搬送機構２７の移動速度制御を行い、上層領域Ｖ３、中層領域Ｖ２の通過時には、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の昇温が抑制されるように例えば、速度ｖ１で迅速に移動する。
そして、下層領域Ｖ１に到達したら、図９（ｂ）に示すように、速度ｖ１よりも低速である速度ｖ２による移動に切り替える。ただし、速度ｖ２は、停止および方向転換を含み、｜ｖ１｜＞｜ｖ２｜≧０である。
以上で、搬入工程が終了する。
【００５０】
被乾燥物Ｗが下層領域Ｖ１に到達すると、被乾燥物Ｗが下層領域Ｖ１における温度Ｔ１の溶剤蒸気４Ａとの熱交換が起こり、第１の乾燥工程が始まる。
【００５１】
本実施形態では、上記第１の実施形態と同様の第２の乾燥工程を開始するタイミングが来ると、図９（ｃ）に示すように、搬送機構２７によって、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を上昇させて中層領域Ｖ２に移動する。そして、中層領域Ｖ２において一旦停止する。この移動により、第１の乾燥工程が終了するとともに、第２の乾燥工程が始まる。
本実施形態の第２の乾燥工程では、加熱部２８の熱が被乾燥物Ｗに伝達されることにより、被乾燥物Ｗが加熱される。伝達される熱には加熱部２８からの輻射熱も含まれるが、中層領域Ｖ２において温度Ｔ２に昇温された溶剤蒸気４Ａとの接触による熱交換の寄与が大きいと考えられる。
【００５２】
被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９と熱交換して温度が下がった溶剤蒸気４Ａは、下層領域Ｖ１に下降するため、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の周囲には、放熱体２８ａとの熱交換により温度Ｔ２に昇温された溶剤蒸気４Ａが被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の近傍に順次供給されて、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９が中層領域Ｖ２に位置する間、このような温度Ｔ２による乾燥が継続する。これにより、第１の乾燥工程において被乾燥物Ｗの表面に付着した液滴が迅速に乾燥され、シミの発生が抑制される。
上記第１の実施形態と同様に、被乾燥物Ｗの表面の液滴が乾燥したら、第２の乾燥工程を終了する。
【００５３】
次に、搬出工程では、上記第１の実施形態と同様にして、搬送機構２７を駆動して、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を上昇させ、上層領域Ｖ３に移動してから、蒸気面Ｓ２を通過して、開口部２ａから乾燥槽２の外部に搬出する。
【００５４】
このように、蒸気乾燥装置２１および蒸気乾燥装置２１を用いた蒸気乾燥方法によれば、上記第１の実施形態と同様に、被乾燥物Ｗに溶剤蒸気４Ａが凝縮した後に、加熱部２８によって溶剤蒸気４Ａの温度以上の温度で加熱して乾燥するため、洗浄工程で付着した水分や溶剤蒸気４Ａに不純物が含まれていても、シミが発生しにくくなる。
【００５５】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。図１１は、本発明の第３の実施形態に係る蒸気乾燥装置に用いる蓄熱部材の模式的な平面図である。図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の第３の実施形態に係る蒸気乾燥装置の動作説明図である。
【００５６】
本実施形態の蒸気乾燥装置３１は、図１０に示すように、上記第１の実施形態の蒸気乾燥装置１の搬送機構７に代えて、上記第２の実施形態の搬送機構２７を備える。また、上記第１の実施形態の蒸気乾燥装置１の加熱部８に代えて、蓄熱プレート３８（蓄熱部材）を備える。以下、上記第１および第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５７】
蓄熱プレート３８は、蒸気充満領域Ｖの内部において溶剤蒸気４Ａの熱を蓄熱するための部材である。本実施形態では、図１０、図１１に示すように、被乾燥物保持治具９を載置可能な面積を有する金属製のブロック部材である。蓄熱プレート３８の上面は、平面に整列されており、載置フレーム７Ａの下面と密着して当接できるようになっている。
蓄熱プレート３８の厚さ方向には、溶剤蒸気４Ａが上下に流通できるとともに、被乾燥物Ｗ等から落下する液滴を下方に導くための多数の貫通孔３８ａが格子状に配列して設けられている。また、これら貫通孔３８ａは、蓄熱プレート３８の表面積を増大させる機能も有している。
蓄熱プレート３８の外形状、および材質は、蒸気充満領域Ｖ内において、第２の乾燥工程を行う間、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を温度Ｔ１で加熱できるような熱容量となるように設定される。
【００５８】
また、蓄熱プレート３８には、蓄熱プレート３８を、蒸気充満領域Ｖ内において少なくとも搬送機構２７の搬送路Ｍに沿って移動させる蓄熱部材移動機構３０が接続されている。
本実施形態の蓄熱部材移動機構３０は、不図示の駆動ガイドに沿って鉛直方向に昇降する一対のアクチュエータ３０ａと、各アクチュエータ３０ａの端部からそれぞれ鉛直下方に延ばされた吊り下げアーム３０ｂとを備え、各吊り下げアーム３０ｂの下端部が蓄熱プレート３８の上面に固定されている。
【００５９】
蒸気乾燥装置３１によれば、上記第１の実施形態の蒸気乾燥方法を略同様にして、被乾燥物Ｗを乾燥させることができる。
本実施形態の蒸気充満領域形成工程では、図１２（ａ）に示すように、蓄熱プレート３８は、蓄熱部材移動機構３０によって、蒸気源３に近い位置に配置される。
これにより、蒸気充満領域Ｖが形成される間に蓄熱プレート３８と溶剤蒸気４Ａとが熱交換し、蓄熱プレート３８の温度が温度Ｔ１まで上昇する。なお、蓄熱プレート３８は、貫通孔３８ａを多数有するため、溶剤蒸気４Ａは貫通孔３８ａと通して対流可能である。また、溶剤蒸気４Ａが対流する際に貫通孔３８ａを通過していくことで、蓄熱プレート３８と溶剤蒸気４Ａとの熱交換が促進される。
蓄熱プレート３８が蒸気充満領域Ｖの溶剤蒸気４Ａと熱平衡に達したら、蒸気充満領域形成工程を終了し、搬入工程を行う。
【００６０】
本実施形態の搬入工程では、搬送機構２７を用いて、上記第１の実施形態と同様にして、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の蒸気充満領域Ｖへの搬入を行う。
第１の実施形態と同様に、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９が蒸気充満領域Ｖ内に搬入されると、第１の乾燥工程が始まる。
【００６１】
本実施形態の第１の乾燥工程では、第１の実施形態と同様に、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９は、蒸気充満領域Ｖ内で移動していてもよいし、停止していてもよい。ただし、図１２（ｂ）に示すように、蓄熱プレート３８から上方に離間した領域で、移動または停止させる。これは、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９と、蓄熱プレート３８との接触を避けることで、互いに熱的な影響を受けにくくするためである。
したがって、第１の乾燥工程では、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の近傍では、搬入時の被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９と、溶剤蒸気４Ａとの温度差に応じて、温度Ｔ１よりわずかに温度が低下した温度低下領域が形成される。
【００６２】
次に、本実施形態では、上記第１の実施形態と同様の第２の乾燥工程を開始するタイミングが来ると、図１２（ｃ）に示すように、蓄熱部材移動機構３０または搬送機構２７によって、載置フレーム７Ａと蓄熱プレート３８との鉛直方向の相対位置を調整して、蓄熱プレート３８の上面を載置フレーム７Ａの下面と当接させる。
これにより、温度Ｔ１の蓄熱プレート３８から乾燥槽２の外部から搬入されたため温度Ｔ１よりも低温の載置フレーム７Ａに熱伝導が起こり、載置フレーム７Ａに当接した被乾燥物保持治具９を介して被乾燥物保持治具９が加熱される。
上述したように、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の近傍の溶剤蒸気４Ａは、熱交換により、温度低下領域を形成しているため、蓄熱されて温度Ｔ１を保っている蓄熱プレート３８は、被乾燥物Ｗの周囲の溶剤蒸気４Ａに比べると、より高温の加熱源になっている。
したがって、蓄熱プレート３８は、搬送機構２７によって乾燥槽２内に搬入された被乾燥物Ｗを、一定温度Ｔ１を有し蒸気源３から離間して配置された加熱源になっており、蓄熱プレート３８を載置フレーム７Ａと当接させる蓄熱部材移動機構３０とともに、第２の乾燥工程を行う加熱部を構成している。
このようにして、本実施形態の第２の乾燥工程が開始される。
【００６３】
本実施形態の第２の乾燥工程において、蓄熱部材移動機構３０および搬送機構２７は、このような接触状態を保ちつつ、蒸気面Ｓ２に向かう移動を行う。
そして、図１２（ｄ）に示すように、上記第１の実施形態と同様な第２の乾燥工程の終了するタイミングに合わせて蒸気充満領域Ｖから被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を搬出させる。以上で、第２の乾燥工程が終了する。
【００６４】
次に、本実施形態の搬出工程を行う。本工程では、搬送機構２７は上昇を継続することによって、上記第１および第２の実施形態と同様に、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を乾燥槽２の外部に搬出する。
一方、蓄熱部材移動機構３０は、蓄熱プレート３８を下降させて、載置フレーム７Ａとの接触を解除する。これにより、蓄熱プレート３８からの熱伝導が停止するため、蓄熱プレート３８の蓄熱が再開される。
そして、さらに下降を続けて、蓄熱プレート３８を蒸気充満領域形成工程における下降位置に位置付ける。これにより、上記の搬入工程以下を繰り返すことにより、他の被乾燥物Ｗの乾燥を引き続いて行うことができる。
【００６５】
このように、蒸気乾燥装置３１および蒸気乾燥装置３１を用いた蒸気乾燥方法によれば、上記第１の実施形態と同様に、被乾燥物Ｗに溶剤蒸気４Ａが凝縮した後に、蓄熱プレート３８によって温度Ｔ１で加熱して乾燥するため、洗浄工程で付着した水分や溶剤蒸気４Ａに不純物が含まれていても、シミが発生しにくくなる。
【００６６】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第４の実施形態に係る蒸気乾燥装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【００６７】
本実施形態の蒸気乾燥装置４１は、被乾燥物Ｗを複数の被乾燥物保持治具９に保持して、連続的に乾燥させるのに好適となる装置であり、図１３に示すように、上記第１の実施形態の蒸気乾燥装置１の乾燥槽２、搬送機構７、加熱部８に代えて、乾燥槽４２、搬送機構４７、加熱部４８を備える。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６８】
乾燥槽４２は、鉛直方向に沿って延ばされた有底筒状とされており、乾燥槽側壁４２ｃの内側の上部に隔壁４２ａが架設され、上部に、乾燥槽側壁４２ｃと隔壁４２ａとによって囲繞された２つの開口部４２Ａ、４２Ｂが形成されている。
開口部４２Ａ、４２Ｂの下方には、それぞれ乾燥槽側壁４２ｃと隔壁４２ａとによって隔壁４２ａの下端部まで囲繞された鉛直方向に延びる筒状部４０Ａ、４０Ｂが形成されている。
開口部４２Ａ、４２Ｂおよび筒状部４０Ａ、４０Ｂの内部の広さは、被乾燥物Ｗを保持した被乾燥物保持治具９の平面視の大きさよりも広く、被乾燥物Ｗを保持した被乾燥物保持治具９を水平方向に搬送することができる空間を形成している。
このため、乾燥槽２の内部には、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を、鉛直上方から開口部４２Ａ内に導入し、鉛直下方に移動した後、隔壁４２ａと乾燥槽底面４２ｂとの間を水平方向に抜けて、開口部４２Ｂの下方から鉛直上方に向かって移動させることができる略Ｕ字状の空間が形成されている。
【００６９】
また、乾燥槽４２の下部には、上記第１の実施形態と同様の蒸気源３が設けられている。蒸気源３の配置位置は、乾燥槽４２の乾燥槽底面４２ｂに対して、上記第１の実施形態における乾燥槽底面２ｂに対するのと同様な位置関係とされている。
【００７０】
本実施形態の開口部４２Ａは、被乾燥物Ｗを乾燥槽４２に搬入する搬入開口を構成しており、開口部４２Ｂは、被乾燥物Ｗを乾燥槽４２から搬出する搬出開口を構成している。
筒状部４０Ａ（４０Ｂ）において、開口部４２Ａ（４２Ｂ）の下方には、蒸気源３によって形成された溶剤蒸気４Ａを冷却して、溶剤蒸気４Ａを閉じ込める蒸気冷却管４６Ａ（４６Ｂ）が配置されている。
蒸気冷却管４６Ａ、４６Ｂは、上記第１の実施形態の蒸気冷却管６と同様に、例えば水などの冷媒が循環される配管が環状またはコイル状に巻き回された金属パイプからなり、それぞれ筒状部４０Ａ、４０Ｂの内面に沿って配置されている。また、特に図示しないが、蒸気冷却管４６Ａ、４６Ｂには、冷媒の温度を制御しながら循環させるチラー装置が接続されている。
蒸気冷却管４６Ａ、４６Ｂの内側に形成された開口は、後述する搬送機構４７の上下搬送機構４７Ａ、４７Ｂによって、被乾燥物Ｗが保持された被乾燥物保持治具９を把持した状態で、鉛直方向に進退可能な大きさに設けられている。
蒸気冷却管４６Ａ、４６Ｂの表面温度は、上記第１の実施形態の蒸気冷却管６と同様に設定されている。また、蒸気冷却管４６Ａ、４６Ｂの下方に不図示の溶剤回収機構が設けられていることも第１の実施形態と同様である。
また、本実施形態では、蒸気冷却管４６Ｂの設置高さは、蒸気冷却管４６Ａの設置高さよりも高い設定とされている。
【００７１】
搬送機構４７は、被乾燥物保持治具９を着脱可能に把持して、開口部４２Ａおよび蒸気冷却管６Ａの内側と通って鉛直方向に延びる搬送路ＭＡに沿って昇降する上下搬送機構４７Ａと、被乾燥物保持治具９を移動ベルト状に載置し水平方向に沿って、開口部４２Ａの下方の一定位置から隔壁４２ａの下方を通り開口部４２Ｂの下方の一定位置に向かって延びる搬送路ＭＣに沿って搬送するベルト搬送機構４７Ｃと、被乾燥物保持治具９を着脱可能に把持して、開口部４２Ａおよび蒸気冷却管６Ａの内側を通って鉛直方向に延びる搬送路ＭＢに沿って昇降する上下搬送機構４７Ｂとを備える。
上下搬送機構４７Ａ、４７Ｂは、例えば、下端部に被乾燥物保持治具９を把持および把持解除するハンド部を備える搬送アームを上記第１の実施形態におけるアクチュエータ７ａと同様のアクチュエータによって昇降させる構成を採用することができる。
【００７２】
このような構成により、筒状部４０Ａ、４０Ｂの中心部には、開口部４２Ａ、４２Ｂとベルト搬送機構４７Ｃとの間に、被乾燥物保持治具９に保持された被乾燥物Ｗを昇降移動させることができる空間が上下搬送機構４７Ａ、４７による搬送路ＭＡ、ＭＢの周囲に確保されている。
【００７３】
加熱部４８は、上記第２の実施形態の加熱部２８と同様にして、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を温度Ｔ２の加熱源で加熱するものであり、筒状部４０Ｂにおいて、蒸気冷却管４６Ｂとベルト搬送機構４７Ｃとの間に設けられている。
加熱部４８の構成は、本実施形態では、蒸気冷却管４６Ｂと同様の構成の金属パイプを放熱体として、この金属パイプの内部に不図示のチラー装置によって、温度Ｔ２に温度制御された熱媒Ｈを循環させる構成としている。
【００７４】
蒸気乾燥装置４１によれば、上記第１の実施形態の蒸気乾燥方法を略同様にして、被乾燥物Ｗを乾燥させることができる。
本実施形態の蒸気充満領域形成工程では、まず、蒸気充満領域Ｖを形成するが、本実施形態では、蒸気冷却管４６Ａ、４６Ｂによって、それぞれ高さが異なる蒸気面ＳＡ、ＳＢが形成される点が異なる。
そして、蒸気充満領域Ｖが形成された後に、加熱管４８に温度Ｔ２の熱媒Ｈを循環させ、放熱体である金属パイプの近傍の溶剤蒸気４Ａを温度Ｔ２に加熱する。これにより、上記第２の実施形態と同様にして、加熱部４８の内周側の領域に相対的な高温となる層領域が形成される。
このため、図１３に示すように、筒状部４０Ｂにおける蒸気充満領域Ｖは、筒状部４０Ｂの下端部から加熱部４８の下部近傍までの間で温度Ｔ１とされた下層領域Ｖ１、加熱部４８の近傍において温度Ｔ２とされた中層領域Ｖ２、および加熱部４８の上部近傍から蒸気面ＳＡまでの間で温度がＴ２〜Ｔ１まで変動する上層領域Ｖ３に分かれる。
【００７５】
本実施形態の搬入工程では、上下搬送機構４７Ａによって、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を把持して、開口部４２Ａの上方から被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を搬入する。
被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９が蒸気充満領域Ｖ内に搬入されると、第１の乾燥工程が始まる。
【００７６】
本実施形態の第１の乾燥工程では、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を蒸気充満領域Ｖ内で移動させながら、温度Ｔ１の溶剤蒸気４Ａによる乾燥を行う。この際の乾燥過程は、上記第１の実施形態に説明したのと同様である。
本工程での移動経路について説明する。被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を上下搬送機構４７Ａによって蒸気面ＳＡからベルト搬送機構４７Ｃ上に移動し、ベルト搬送機構４７Ｃ上で被乾燥物保持治具９の把持解除を行って、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９をベルト搬送機構４７Ｃ上に移載する。
ベルト搬送機構４７Ｃは、移載された被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を筒状部４０Ｂの下方位置まで搬送する。筒状部４０Ｂの下方位置では、予め上下搬送機構４７Ｂが下降されており、被乾燥物保持治具９を把持できるようになっている。
被乾燥物保持治具９を把持した上下搬送機構４７Ｂは、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を鉛直上方に移動する。この移動において、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９が下層領域Ｖ１を移動する間は、第１の乾燥工程が行われる。
【００７７】
被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９が、中層領域Ｖ２に到達すると、上下搬送機構４７Ｂを停止し、第２の乾燥工程を開始する。すなわち、上記第２の実施形態における中層領域Ｖ２における第２の乾燥工程と同様にして乾燥を行う。
上記第１の実施形態と同様に、被乾燥物Ｗの表面の液滴が乾燥したら、第２の乾燥工程を終了する。
【００７８】
次に、搬出工程では、上下搬送機構４７Ｂを駆動して、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を上昇させ、上層領域Ｖ３に移動してから、蒸気面ＳＢを通過して、開口部４２Ｂから乾燥槽４２の外部に搬出する。
【００７９】
なお、以上では、１つの被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９の動作について説明したが、把持解除した上下搬送機構４７Ａを上方に引き上げ、乾燥槽２の外部に移動した上下搬送機構４７Ｂを再び下降させることにより、引き続いて他の被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９を投入して、上記各工程を繰り返すことができる。このため、蒸気乾燥装置４１によれば、１つの乾燥槽４２内に、複数の被乾燥物保持治具９に載置された被乾燥物Ｗを間欠的に搬送して、連続的に蒸気乾燥を行うことができる。
【００８０】
このように、蒸気乾燥装置４１および蒸気乾燥装置４１を用いた蒸気乾燥方法によれば、上記第１の実施形態と同様に、被乾燥物Ｗに溶剤蒸気４Ａが凝縮した後に、加熱部４８によって溶剤蒸気４Ａの温度以上の温度で加熱して乾燥するため、洗浄工程で付着した水分や溶剤蒸気４Ａに不純物が含まれていても、シミが発生しにくくなる。
本実施形態は、上記第２の実施形態と同様に、蒸気充満領域Ｖ内に温度Ｔ２の相対的な高温となる層領域が形成する加熱部を設けた場合の例になっているが、本実施形態では、加熱部４８は、隔壁４２によって搬入経路がある筒状部４０Ａから離間された筒状部４０Ｂ内の搬出経路のみに配置されている。このため、搬入経路では、被乾燥物Ｗおよび被乾燥物保持治具９が加熱部の影響を受けて昇温されることがなく、溶剤蒸気４Ａの凝縮が効率的に行われる。この結果、水分や不純物粒子Ｐを溶剤蒸気４Ａの凝縮した液滴とともに除去しやすくなる。
【００８１】
上記の説明では、乾燥槽において、被乾燥物Ｗを被乾燥物保持治具９に保持して搬送する場合の例で説明したが、例えば、被乾燥物が大型の場合など、被乾燥物保持治具を用いることなく適宜の搬送機構で直接把持して搬送できる場合には、被乾燥物保持治具は必須ではない。
【００８２】
また、上記の第３の実施形態の説明における図１２（ｄ）では、蓄熱プレート３８が、蒸気面Ｓ２の上方にまで移動するように描いているが、これは一例であって、第２の乾燥工程を終了するには、被乾燥物Ｗが蒸気充満領域Ｖの上方に移動するだけで十分である。
したがって、蓄熱プレート３８は、第２の乾燥工程の終了時に、蒸気充満領域Ｖにとどまっていてもよい。この場合、蓄熱プレート３８が蒸気充満領域Ｖ内のみを移動するため、蒸気充満領域Ｖの外部に搬出される場合に比べて放熱量が少なくなり、引き続いて他の被乾燥物Ｗを乾燥するために、再度蓄熱する時間を短縮することができる。
【００８３】
また、上記第１および第３の実施形態では、各加熱部の熱が載置フレーム７Ａを熱伝導することによって、被乾燥物保持治具９および被乾燥物保持治具９に保持された被乾燥物Ｗが加熱される場合の例で説明したが、加熱部は、載置フレーム７Ａの各格子フレーム７ｅ間の隙間を貫通して被乾燥物保持治具９上の被乾燥物Ｗの近傍まで延出された櫛歯状の放熱フィンなどを備えていてもよい。
【００８４】
また、上記の各実施形態、変形例で説明した構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせたり、削除したりして実施することができる。
例えば、上記第４の実施形態の加熱部４８は、上記第１の実施形態および第１変形例と同様にして上下搬送機構４７Ｂに設けた加熱部に置換することが可能である。
また、上記第２の実施形態の加熱部において、上記第１の実施形態の第１変形例のように、加熱部２８に加熱量を調整する加熱温度調整機構を設けてもよい。この場合、被乾燥物Ｗが蒸気充満領域Ｖに搬入される際には、加熱部２８の加熱を停止または抑制することで、被乾燥物Ｗの温度上昇を低減できるため、第１の乾燥工程において効率的に溶剤蒸気４Ａの凝縮させることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１、１１、２１、３１、４１ 蒸気乾燥装置
２、４２ 乾燥槽
２ａ 開口部
３ 蒸気源
４ 溶剤
４Ａ 溶剤蒸気
５ 溶剤加熱部
６、４６Ａ、４６Ｂ 蒸気冷却管
７、２７、４７ 搬送機構
７Ａ 載置フレーム
７ａ アクチュエータ
７ｅ 格子フレーム
８、１８、２８、４８ 加熱部
８ａ 循環路
９ 被乾燥物保持治具
１０ 冷却管
２８ａ 放熱体
２８ｂ 加熱管
３０ 蓄熱部材移動機構
３８ 蓄熱プレート（蓄熱部材）
４２Ａ 開口部（搬入開口）
４２Ｂ 開口部（搬出開口）
４７ 搬送機構
４７Ａ、４７Ｂ 上下搬送機構
４７Ｃ ベルト搬送機構
Ｈ 熱媒
Ｍ、ＭＡ、ＭＢ、ＭＣ 搬送路
Ｐ 不純物粒子
Ｓ１ 溶剤液面
Ｓ２ 蒸気面
Ｖ 蒸気充満領域
Ｖ１ 下層領域
Ｖ２ 中層領域
Ｖ３ 上層領域
Ｗ 被乾燥物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定温度に温度調整された溶剤蒸気を供給する蒸気源と、
被乾燥物を搬入および搬出する開口部を有し、該開口部の下方に前記蒸気源から供給された前記溶剤蒸気を充満させて蒸気充満領域を形成する乾燥槽と、
前記被乾燥物を前記乾燥槽の内外にわたる搬送路に沿って搬送する搬送機構と、
該搬送機構によって前記乾燥槽内に搬入された前記被乾燥物を、前記一定温度以上の温度を有し前記蒸気源から離間して配置された加熱源によって加熱する加熱部と、
を備えることを特徴とする蒸気乾燥装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸気乾燥装置において、
前記加熱部は、前記搬送機構に設けられた
ことを特徴とする、蒸気乾燥装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の蒸気乾燥装置において、
前記加熱部は、加熱量を調整する加熱調整機構を有する
ことを特徴とする、蒸気乾燥装置。
【請求項４】
請求項１に記載の蒸気乾燥装置において、
前記加熱部は、前記蒸気充満領域における前記搬送機構の搬送路の周囲に配置された
ことを特徴とする、蒸気乾燥装置。
【請求項５】
請求項４に記載の蒸気乾燥装置において、
前記開口部は、前記被乾燥物を前記乾燥槽に搬入する搬入開口と、前記被乾燥物を前記乾燥槽から搬出する搬出開口とからなり、
前記搬入開口および前記搬出開口の下方の前記蒸気充満領域が仕切られて、搬入領域と搬出領域とに区分され、
前記加熱部は、前記搬出領域における前記搬送機構の搬送路の周囲に配置された
ことを特徴とする、蒸気乾燥装置。
【請求項６】
請求項１に記載の蒸気乾燥装置において、
前記加熱部は、
前記蒸気充満領域内で前記溶剤蒸気の熱を蓄熱する蓄熱部材と、
該蓄熱部材を、前記蒸気充満領域内において少なくとも前記搬送機構の搬送路に沿って移動させる蓄熱部材移動機構と、
を備えることを特徴とする、蒸気乾燥装置。
【請求項７】
一定温度に温度調整された溶剤蒸気を乾燥槽内に充満させて蒸気充満領域を形成する蒸気充満領域形成工程と、
前記蒸気充満領域に被乾燥物を搬入する搬入工程と、
前記蒸気充満領域に搬入された前記被乾燥物を前記溶剤蒸気に接触させて乾燥を行う第１の乾燥工程と、
該第１の乾燥工程の開始後に、前記蒸気源から離間して配置された加熱源によって前記被乾燥物を前記一定温度以上の温度で加熱して乾燥を行う第２の乾燥工程と、
前記第１および第２の乾燥工程の終了後に、前記被乾燥物を前記蒸気充満領域から搬出する搬出工程と、
を備えることを特徴とする蒸気乾燥方法。
【請求項１】
一定温度に温度調整された溶剤蒸気を供給する蒸気源と、
被乾燥物を搬入および搬出する開口部を有し、該開口部の下方に前記蒸気源から供給された前記溶剤蒸気を充満させて蒸気充満領域を形成する乾燥槽と、
前記被乾燥物を前記乾燥槽の内外にわたる搬送路に沿って搬送する搬送機構と、
該搬送機構によって前記乾燥槽内に搬入された前記被乾燥物を、前記一定温度以上の温度を有し前記蒸気源から離間して配置された加熱源によって加熱する加熱部と、
を備えることを特徴とする蒸気乾燥装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸気乾燥装置において、
前記加熱部は、前記搬送機構に設けられた
ことを特徴とする、蒸気乾燥装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の蒸気乾燥装置において、
前記加熱部は、加熱量を調整する加熱調整機構を有する
ことを特徴とする、蒸気乾燥装置。
【請求項４】
請求項１に記載の蒸気乾燥装置において、
前記加熱部は、前記蒸気充満領域における前記搬送機構の搬送路の周囲に配置された
ことを特徴とする、蒸気乾燥装置。
【請求項５】
請求項４に記載の蒸気乾燥装置において、
前記開口部は、前記被乾燥物を前記乾燥槽に搬入する搬入開口と、前記被乾燥物を前記乾燥槽から搬出する搬出開口とからなり、
前記搬入開口および前記搬出開口の下方の前記蒸気充満領域が仕切られて、搬入領域と搬出領域とに区分され、
前記加熱部は、前記搬出領域における前記搬送機構の搬送路の周囲に配置された
ことを特徴とする、蒸気乾燥装置。
【請求項６】
請求項１に記載の蒸気乾燥装置において、
前記加熱部は、
前記蒸気充満領域内で前記溶剤蒸気の熱を蓄熱する蓄熱部材と、
該蓄熱部材を、前記蒸気充満領域内において少なくとも前記搬送機構の搬送路に沿って移動させる蓄熱部材移動機構と、
を備えることを特徴とする、蒸気乾燥装置。
【請求項７】
一定温度に温度調整された溶剤蒸気を乾燥槽内に充満させて蒸気充満領域を形成する蒸気充満領域形成工程と、
前記蒸気充満領域に被乾燥物を搬入する搬入工程と、
前記蒸気充満領域に搬入された前記被乾燥物を前記溶剤蒸気に接触させて乾燥を行う第１の乾燥工程と、
該第１の乾燥工程の開始後に、前記蒸気源から離間して配置された加熱源によって前記被乾燥物を前記一定温度以上の温度で加熱して乾燥を行う第２の乾燥工程と、
前記第１および第２の乾燥工程の終了後に、前記被乾燥物を前記蒸気充満領域から搬出する搬出工程と、
を備えることを特徴とする蒸気乾燥方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１２２６３１（Ｐ２０１２−１２２６３１Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７１５９２（Ｐ２０１０−２７１５９２）
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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