JP3132594B2 - 高純度酸素及び水素の製造装置 - Google Patents
高純度酸素及び水素の製造装置Info
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- JP3132594B2 JP3132594B2 JP04085186A JP8518692A JP3132594B2 JP 3132594 B2 JP3132594 B2 JP 3132594B2 JP 04085186 A JP04085186 A JP 04085186A JP 8518692 A JP8518692 A JP 8518692A JP 3132594 B2 JP3132594 B2 JP 3132594B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高純度酸素及び水素の
製造装置に関し、詳細には、半導体工業を含む電子工業
等の技術分野において必要な高純度の酸素と水素とを製
造する際等に使用する高純度酸素及び水素の製造装置に
関する。
製造装置に関し、詳細には、半導体工業を含む電子工業
等の技術分野において必要な高純度の酸素と水素とを製
造する際等に使用する高純度酸素及び水素の製造装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】電子工業等の技術分野において熱処理の
雰囲気ガス等として高純度の酸素や水素が使用される。
例えば、半導体の製造工程において、酸化膜の生成処理
の際の雰囲気ガスとして高純度の酸素が使用され、又、
熱処理や気相成長の際の雰囲気ガスとして高純度の水素
が使用される。かかる酸素や水素の純度は製品の良否に
関係しており、電子工業、特にIC製造では高純度の酸素
及び水素が必要とされている。これらのガスは下記の如
く製造され、使用に供されている。
雰囲気ガス等として高純度の酸素や水素が使用される。
例えば、半導体の製造工程において、酸化膜の生成処理
の際の雰囲気ガスとして高純度の酸素が使用され、又、
熱処理や気相成長の際の雰囲気ガスとして高純度の水素
が使用される。かかる酸素や水素の純度は製品の良否に
関係しており、電子工業、特にIC製造では高純度の酸素
及び水素が必要とされている。これらのガスは下記の如
く製造され、使用に供されている。
【０００３】即ち、水素ガスについては、食塩電解又は
石油精製の際に発生する副生ガスを、先ず精留塔等の精
製装置を用いて PSA（Pressure Swing Adsorption ）精
製法や触媒燃焼精製法により精製（一次精製）し、ある
程度高純度の水素を得る。これをボンベ等に高圧にして
充填し、使用者に供給され使用されている。酸素ガスに
ついては、空気をジュールトムソン法により液化し、深
冷分離法により沸点差を利用して分離し、ある程度の高
純度の酸素が作られ、これを液体酸素の状態で工場のコ
ールドエバポレータ（以降CEという）に供給され、これ
を気化してガスに使用している。しかし、上記製法によ
り供給される酸素及び水素等のガスには窒素、炭酸ガ
ス、一酸化炭素、炭化水素、水分等の不純物（以降、窒
素等の不純物という）も含まれており、これらは上記精
製により完全には除去されず、そのため更に不純物を除
去して精製するため、上記酸素や水素を半導体工場にお
いて純化器により個別に純化処理して精製（二次精製）
し使用している。
石油精製の際に発生する副生ガスを、先ず精留塔等の精
製装置を用いて PSA（Pressure Swing Adsorption ）精
製法や触媒燃焼精製法により精製（一次精製）し、ある
程度高純度の水素を得る。これをボンベ等に高圧にして
充填し、使用者に供給され使用されている。酸素ガスに
ついては、空気をジュールトムソン法により液化し、深
冷分離法により沸点差を利用して分離し、ある程度の高
純度の酸素が作られ、これを液体酸素の状態で工場のコ
ールドエバポレータ（以降CEという）に供給され、これ
を気化してガスに使用している。しかし、上記製法によ
り供給される酸素及び水素等のガスには窒素、炭酸ガ
ス、一酸化炭素、炭化水素、水分等の不純物（以降、窒
素等の不純物という）も含まれており、これらは上記精
製により完全には除去されず、そのため更に不純物を除
去して精製するため、上記酸素や水素を半導体工場にお
いて純化器により個別に純化処理して精製（二次精製）
し使用している。
【０００４】この純化処理（二次精製）は、吸着剤によ
る吸着処理やパラジューム膜透過法等の如き高度の純化
処理法により行う必要がある。ところが、かかる純化処
理法によっても除去が困難な窒素等の不純物があり、
又、半導体製造に所望な純度が素子の微細化、高強度化
により益々高純度化が必要な状況にあり、このため純化
器や純化システムが非常に複雑で且つ高価になるという
問題点があった。又、酸素や水素は、ボンベに高圧に充
填して供給されたり、液体状態でCEで保管されており、
地震等の非常時に安全の面で多くの課題が残されてい
る。尚、水素の場合はパラジューム膜透過法により全て
の不純物が除去可能とされているが、パラジューム膜に
含まれる炭素と水素が反応し、ハイドロカーボンが発生
し不純物源になるという問題がある。炭素不純物は半導
体製造、特に MOSデバイスの製造では酸化膜の電気特性
に悪い影響を与えるので、除去が強く望まれている。
る吸着処理やパラジューム膜透過法等の如き高度の純化
処理法により行う必要がある。ところが、かかる純化処
理法によっても除去が困難な窒素等の不純物があり、
又、半導体製造に所望な純度が素子の微細化、高強度化
により益々高純度化が必要な状況にあり、このため純化
器や純化システムが非常に複雑で且つ高価になるという
問題点があった。又、酸素や水素は、ボンベに高圧に充
填して供給されたり、液体状態でCEで保管されており、
地震等の非常時に安全の面で多くの課題が残されてい
る。尚、水素の場合はパラジューム膜透過法により全て
の不純物が除去可能とされているが、パラジューム膜に
含まれる炭素と水素が反応し、ハイドロカーボンが発生
し不純物源になるという問題がある。炭素不純物は半導
体製造、特に MOSデバイスの製造では酸化膜の電気特性
に悪い影響を与えるので、除去が強く望まれている。
【０００５】そこで、上記問題点を解決すべく検討さ
れ、その結果、KOH 等の電解質を純水に溶解した電解液
を膜電解装置の膜電解室に供給し、該膜電解室に純水を
連続的又は断続的に供給しながら膜電解し、陽極から発
生する酸素及び陰極から発生する水素を個別に純化器に
より精製し、高純度の酸素及び水素を製造することを特
徴とする高純度酸素及び水素の製造方法が開発されてい
る（特願平4-1584号）。
れ、その結果、KOH 等の電解質を純水に溶解した電解液
を膜電解装置の膜電解室に供給し、該膜電解室に純水を
連続的又は断続的に供給しながら膜電解し、陽極から発
生する酸素及び陰極から発生する水素を個別に純化器に
より精製し、高純度の酸素及び水素を製造することを特
徴とする高純度酸素及び水素の製造方法が開発されてい
る（特願平4-1584号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記開発された方法
（特願平4-1584号記載の方法）では、膜電解により窒素
等の不純物を含まない酸素及び水素を発生し得るので、
従来困難であった窒素等の不純物の除去が必要でなく、
所要純度にするための純化処理（二次精製）は比較的簡
便な方法でよくなる。又、高純度の酸素や水素を使用の
都度製造でき、タンク等での保管の必要がないため、安
全面の向上も図り得る。
（特願平4-1584号記載の方法）では、膜電解により窒素
等の不純物を含まない酸素及び水素を発生し得るので、
従来困難であった窒素等の不純物の除去が必要でなく、
所要純度にするための純化処理（二次精製）は比較的簡
便な方法でよくなる。又、高純度の酸素や水素を使用の
都度製造でき、タンク等での保管の必要がないため、安
全面の向上も図り得る。
【０００７】ところが、膜電解後の不純物として、陽極
発生ガスの酸素中には微量の水素、電解質成分及び水分
が含まれ、陰極発生ガスの水素中には微量の酸素、電解
質成分及び水分が含まれるので、それら不純物の除去が
必要である。この除去に際し、水分や電解質成分はモレ
キュラシーブス等の水分吸着剤で除去できるが、酸素中
の微量水素及び水素中の微量酸素は酸化触媒等により一
旦水分に変えた後、水分吸着剤で除去する必要がある。
従って、前記開発された方法といえども、まだまだ純化
処理が厄介であるという難点があり、純化処理対象の不
純物の種類及び量の低減と共に純化処理のより一層の簡
便化が望まれる。
発生ガスの酸素中には微量の水素、電解質成分及び水分
が含まれ、陰極発生ガスの水素中には微量の酸素、電解
質成分及び水分が含まれるので、それら不純物の除去が
必要である。この除去に際し、水分や電解質成分はモレ
キュラシーブス等の水分吸着剤で除去できるが、酸素中
の微量水素及び水素中の微量酸素は酸化触媒等により一
旦水分に変えた後、水分吸着剤で除去する必要がある。
従って、前記開発された方法といえども、まだまだ純化
処理が厄介であるという難点があり、純化処理対象の不
純物の種類及び量の低減と共に純化処理のより一層の簡
便化が望まれる。
【０００８】本発明はこの様な事情に着目してなされた
ものであって、その目的は、前記開発された方法に比
し、純化処理対象の不純物の種類が少なく、純化処理の
より一層の簡便化を果たし得る高純度酸素及び水素の製
造装置を提供しようとするものである。
ものであって、その目的は、前記開発された方法に比
し、純化処理対象の不純物の種類が少なく、純化処理の
より一層の簡便化を果たし得る高純度酸素及び水素の製
造装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る高純度酸素及び水素の製造装置は次の
ような構成としている。即ち、請求項１記載の装置は、
純水中のガスを脱気する脱気手段と、該脱気手段により
脱気処理された純水を膜電解する固体高分子電解質水電
解セルと、該水電解セルの陽極から発生する酸素を除湿
する除湿手段と、陰極から発生する水素を除湿する除湿
手段とを有しており、上記純水が、その比抵抗が１８．
２５ＭΩ−ｃｍ以上、全有機炭素量が１．０ｐｐｂ未
満、パーティクル量が１．０ｎ／ｍｌ未満、シリカ量が
１．０ｐｐｂ未満、蒸発残留物量が１．０ｐｐｂ未満で
あり、上記脱気手段が膜脱気モジュールから構成されて
おり、上記両除湿手段のうち、少なくとも一方がモレキ
ュラーシーブから構成されており、モレキュラーシーブ
から構成された除湿手段を通して得られるガスの純度が
９９．９９９％以上であることを特徴とする半導体製造
分野に用いる高純度酸素及び水素の製造装置である。
に、本発明に係る高純度酸素及び水素の製造装置は次の
ような構成としている。即ち、請求項１記載の装置は、
純水中のガスを脱気する脱気手段と、該脱気手段により
脱気処理された純水を膜電解する固体高分子電解質水電
解セルと、該水電解セルの陽極から発生する酸素を除湿
する除湿手段と、陰極から発生する水素を除湿する除湿
手段とを有しており、上記純水が、その比抵抗が１８．
２５ＭΩ−ｃｍ以上、全有機炭素量が１．０ｐｐｂ未
満、パーティクル量が１．０ｎ／ｍｌ未満、シリカ量が
１．０ｐｐｂ未満、蒸発残留物量が１．０ｐｐｂ未満で
あり、上記脱気手段が膜脱気モジュールから構成されて
おり、上記両除湿手段のうち、少なくとも一方がモレキ
ュラーシーブから構成されており、モレキュラーシーブ
から構成された除湿手段を通して得られるガスの純度が
９９．９９９％以上であることを特徴とする半導体製造
分野に用いる高純度酸素及び水素の製造装置である。
【００１０】請求項２記載の装置は、水を、比抵抗が１
８．２５ＭΩ−ｃｍ以上、全有機炭素量が１．０ｐｐｂ
未満、パーティクル量が１．０ｎ／ｍｌ未満、シリカ量
が１．０ｐｐｂ未満、蒸発残留物量が１．０ｐｐｂ未満
である純水にする純水製造手段と、該手段により製造さ
れた純水中のガスを脱気する脱気手段と、脱気された純
水を膜電解する固体高分子電解質水電解セルと、該水電
解セルの陽極から発生する酸素を除湿する除湿手段と、
陰極から発生する水素を除湿する除湿手段とを有してお
り、上記脱気手段が膜脱気モジュールから構成されてお
り、上記両除湿手段のうち少なくとも一方がモレキュラ
ーシーブから構成されており、モレキュラーシーブから
構成された除湿手段を通して得られるガスの純度が９
９．９９９％以上であることを特徴とする半導体製造分
野に用いる高純度酸素及び水素の製造装置である。請求
項３記載の装置は、前記純水製造手段が逆浸透膜装置と
イオン交換膜装置とを管接続してなる請求項２記載の高
純度酸素及び水素の製造装置である。
８．２５ＭΩ−ｃｍ以上、全有機炭素量が１．０ｐｐｂ
未満、パーティクル量が１．０ｎ／ｍｌ未満、シリカ量
が１．０ｐｐｂ未満、蒸発残留物量が１．０ｐｐｂ未満
である純水にする純水製造手段と、該手段により製造さ
れた純水中のガスを脱気する脱気手段と、脱気された純
水を膜電解する固体高分子電解質水電解セルと、該水電
解セルの陽極から発生する酸素を除湿する除湿手段と、
陰極から発生する水素を除湿する除湿手段とを有してお
り、上記脱気手段が膜脱気モジュールから構成されてお
り、上記両除湿手段のうち少なくとも一方がモレキュラ
ーシーブから構成されており、モレキュラーシーブから
構成された除湿手段を通して得られるガスの純度が９
９．９９９％以上であることを特徴とする半導体製造分
野に用いる高純度酸素及び水素の製造装置である。請求
項３記載の装置は、前記純水製造手段が逆浸透膜装置と
イオン交換膜装置とを管接続してなる請求項２記載の高
純度酸素及び水素の製造装置である。
【００１１】
【作用】本発明に係る高純度酸素及び水素の製造装置
（請求項１記載の装置）は、純水中のガスを脱気する脱
気手段と、該脱気手段により脱気処理された純水を膜電
解する固体高分子電解質水電解セルと、該水電解セルの
陽極から発生する酸素を除湿する除湿手段と、陰極から
発生する水素を除湿する除湿手段とを有するようにして
おり、上記純水が、その比抵抗が１８．２５ＭΩ−ｃｍ
以上、全有機炭素量が１．０ｐｐｂ未満、パーティクル
量が１．０ｎ／ｍｌ未満、シリカ量が１．０ｐｐｂ未
満、蒸発残留物量が１．０ｐｐｂ未満であり、上記脱気
手段を膜脱気モジュールから構成し、上記両除湿手段の
うち少なくとも一方をモレキュラーシーブから構成する
ことにより、モレキュラーシーブから構成された除湿手
段を通して得られるガスの純度が９９．９９９％以上で
ある。
（請求項１記載の装置）は、純水中のガスを脱気する脱
気手段と、該脱気手段により脱気処理された純水を膜電
解する固体高分子電解質水電解セルと、該水電解セルの
陽極から発生する酸素を除湿する除湿手段と、陰極から
発生する水素を除湿する除湿手段とを有するようにして
おり、上記純水が、その比抵抗が１８．２５ＭΩ−ｃｍ
以上、全有機炭素量が１．０ｐｐｂ未満、パーティクル
量が１．０ｎ／ｍｌ未満、シリカ量が１．０ｐｐｂ未
満、蒸発残留物量が１．０ｐｐｂ未満であり、上記脱気
手段を膜脱気モジュールから構成し、上記両除湿手段の
うち少なくとも一方をモレキュラーシーブから構成する
ことにより、モレキュラーシーブから構成された除湿手
段を通して得られるガスの純度が９９．９９９％以上で
ある。
【００１２】この装置に純水を導入すると、その純水は
先ず脱気手段により脱気され、純水中の溶存N2やO2ガス
が除去される。次に、この純水を固体高分子電解質水電
解セルに導入し、膜電解すると、陽極から酸素が発生
し、陰極から水素が発生する。このとき、陽極発生ガス
の酸素及び陰極発生ガスの水素は、不純物としては微量
の水分を含むだけであり、極めて純度が高い。
先ず脱気手段により脱気され、純水中の溶存N2やO2ガス
が除去される。次に、この純水を固体高分子電解質水電
解セルに導入し、膜電解すると、陽極から酸素が発生
し、陰極から水素が発生する。このとき、陽極発生ガス
の酸素及び陰極発生ガスの水素は、不純物としては微量
の水分を含むだけであり、極めて純度が高い。
【００１３】即ち、上記セルに導入される純水は予め脱
気されているので、発生ガス中への溶存N2等の溶存ガス
の混入は生じない。又、固体高分子電解質水電解セル
は、図１に例示する如く、カチオン交換膜２の両面に白
金属族金属等からなる多孔質の陽極１及び陰極３を接合
した構造を有し、この陽極１と陰極２の間に電圧を印加
すると共に陽極側に純水を導入して電解するものであ
り、陽極１側からは酸素、陰極３側からは水素が各々別
々に混ざることなく発生する。更に、電解質がカチオン
交換膜２よりなる固体高分子電解質であるので、電解質
中のイオン伝導は陽極側での電気化学的反応により生じ
るＨ+ の陰極側への輸送により行われ、KOH等の電解質
を使用するものではない。従って、陽極発生ガスの酸素
中には微量の水分は含まれるが、水素、電解質成分、溶
存ガスは含まれていない。又、陰極発生ガスの水素中に
は微量の水分は含まれるが、酸素、電解質成分、溶存ガ
スは含まれていない。
気されているので、発生ガス中への溶存N2等の溶存ガス
の混入は生じない。又、固体高分子電解質水電解セル
は、図１に例示する如く、カチオン交換膜２の両面に白
金属族金属等からなる多孔質の陽極１及び陰極３を接合
した構造を有し、この陽極１と陰極２の間に電圧を印加
すると共に陽極側に純水を導入して電解するものであ
り、陽極１側からは酸素、陰極３側からは水素が各々別
々に混ざることなく発生する。更に、電解質がカチオン
交換膜２よりなる固体高分子電解質であるので、電解質
中のイオン伝導は陽極側での電気化学的反応により生じ
るＨ+ の陰極側への輸送により行われ、KOH等の電解質
を使用するものではない。従って、陽極発生ガスの酸素
中には微量の水分は含まれるが、水素、電解質成分、溶
存ガスは含まれていない。又、陰極発生ガスの水素中に
は微量の水分は含まれるが、酸素、電解質成分、溶存ガ
スは含まれていない。
【００１４】このように膜電解後の陽極発生ガスの酸素
及び陰極発生ガスの水素は、不純物としては微量の水分
を含むだけである。そのため、これら発生ガスを前記除
湿手段により除湿するだけで電子工業等の技術分野にお
いて必要な高純度の酸素及び水素が得られる。従って、
本発明に係る請求項１記載の装置によれば、前記開発さ
れた方法（特願平4-1584号記載の方法）に比し、純化処
理対象の不純物の種類が少なく、純化処理のより一層の
簡便化を果たし得るようになる。
及び陰極発生ガスの水素は、不純物としては微量の水分
を含むだけである。そのため、これら発生ガスを前記除
湿手段により除湿するだけで電子工業等の技術分野にお
いて必要な高純度の酸素及び水素が得られる。従って、
本発明に係る請求項１記載の装置によれば、前記開発さ
れた方法（特願平4-1584号記載の方法）に比し、純化処
理対象の不純物の種類が少なく、純化処理のより一層の
簡便化を果たし得るようになる。
【００１５】前記純水としては純度の程度が比抵抗で1
8.25 ＭΩ-cm (25 ℃) 以上のものを使用することが望
ましい。そうすると、より確実に膜電解後発生ガス中不
純物を微量水分のみに確実にし得、高純度の酸素及び水
素が得られる。かかる純水はイオン交換及び膜分離処理
により得られる。このような純水設備は高価な設備であ
るが、今日の最先端半導体工場では必ず設備されてお
り、水素、酸素の使用量にもよるが、通常の使用状況で
は既設の純水設備を使用できる。
8.25 ＭΩ-cm (25 ℃) 以上のものを使用することが望
ましい。そうすると、より確実に膜電解後発生ガス中不
純物を微量水分のみに確実にし得、高純度の酸素及び水
素が得られる。かかる純水はイオン交換及び膜分離処理
により得られる。このような純水設備は高価な設備であ
るが、今日の最先端半導体工場では必ず設備されてお
り、水素、酸素の使用量にもよるが、通常の使用状況で
は既設の純水設備を使用できる。
【００１６】前記脱気手段としては膜脱気モジュールを
使用することが望ましい。それは、簡便で、連続型で、
コンパクトであるからである。
使用することが望ましい。それは、簡便で、連続型で、
コンパクトであるからである。
【００１７】又、本発明に係る高純度酸素及び水素の製
造装置（請求項２記載の装置）は、水を、比抵抗が１
８．２５ＭΩ−ｃｍ以上、全有機炭素量が１．０ｐｐｂ
未満、パーティクル量が１．０ｎ／ｍｌ未満、シリカ量
が１．０ｐｐｂ未満、蒸発残留物量が１．０ｐｐｂ未満
である純水にする純水製造手段と、該手段により製造さ
れた純水中のガスを脱気する脱気手段と、脱気された純
水を膜電解する固体高分子電解質水電解セルと、該水電
解セルの陽極から発生する酸素を除湿する除湿手段と、
陰極から発生する水素を除湿する除湿手段とを有するよ
うにしており、上記脱気手段を膜脱気モジュールから構
成し、上記両除湿手段のうち少なくとも一方をモレキュ
ラーシーブから構成することにより、モレキュラーシー
ブから構成された除湿手段を通して得られるガスの純度
が９９．９９９％以上である。この装置によれば、先ず
水道水等の水を純粋製造手段に導入し、純水を製造した
後この純水を脱気手段によって脱気処理して固体高分子
電解質水電解セルに導入し、膜電解する。次に、この電
解により発生する酸素及び水素を各除湿手段により個別
に除湿することにより、請求項１の装置によるのと同程
度の高純度の酸素及び水素が得られる。
造装置（請求項２記載の装置）は、水を、比抵抗が１
８．２５ＭΩ−ｃｍ以上、全有機炭素量が１．０ｐｐｂ
未満、パーティクル量が１．０ｎ／ｍｌ未満、シリカ量
が１．０ｐｐｂ未満、蒸発残留物量が１．０ｐｐｂ未満
である純水にする純水製造手段と、該手段により製造さ
れた純水中のガスを脱気する脱気手段と、脱気された純
水を膜電解する固体高分子電解質水電解セルと、該水電
解セルの陽極から発生する酸素を除湿する除湿手段と、
陰極から発生する水素を除湿する除湿手段とを有するよ
うにしており、上記脱気手段を膜脱気モジュールから構
成し、上記両除湿手段のうち少なくとも一方をモレキュ
ラーシーブから構成することにより、モレキュラーシー
ブから構成された除湿手段を通して得られるガスの純度
が９９．９９９％以上である。この装置によれば、先ず
水道水等の水を純粋製造手段に導入し、純水を製造した
後この純水を脱気手段によって脱気処理して固体高分子
電解質水電解セルに導入し、膜電解する。次に、この電
解により発生する酸素及び水素を各除湿手段により個別
に除湿することにより、請求項１の装置によるのと同程
度の高純度の酸素及び水素が得られる。
【００１８】前記純水製造手段としては、特に限定され
るものではなく、例えば、逆浸透膜装置とイオン交換膜
装置とを管接続してなる装置を使用すればよい。
るものではなく、例えば、逆浸透膜装置とイオン交換膜
装置とを管接続してなる装置を使用すればよい。
【００１９】
（実施例１）実施例１に係る高純度酸素及び水素の製造
装置を図２に示す。この装置は、脱気手段として膜脱気
モジュール４を使用し、これに固体高分子電解質水電解
セル５を管接続し、該セル５に除湿手段としてモレキュ
ラーシーブ6A，6B，6C，6Dを管接続して主要部を構成し
たものである。
装置を図２に示す。この装置は、脱気手段として膜脱気
モジュール４を使用し、これに固体高分子電解質水電解
セル５を管接続し、該セル５に除湿手段としてモレキュ
ラーシーブ6A，6B，6C，6Dを管接続して主要部を構成し
たものである。
【００２０】上記装置に純水を連続的に導入して高純度
酸素及び水素の製造を行った。このとき、純水としては
TOC（全有機炭素量）＜1.0ppb，比抵抗：18.25 ＭΩ-c
m,パーティクル量＜1.0 n/ml，シリカ量＜1.0ppb，蒸発
残留物量＜1.0ppbのものを用いた。上記純水は膜脱気モ
ジュール４により脱気され、固体高分子電解質水電解セ
ル５により膜電解され、陽極から酸素を発生すると共に
陰極から水素を発生する。この酸素及び水素はモレキュ
ラーシーブ6A又は6B、及び6C又は6Dに個別に導入され、
除湿される。その結果、純度99.999% 以上の高純度酸
素、及び、純度99.999% 以上の高純度水素が得られた。
これらは、従来の半導体工場での純化処理（二次精製）
により得られる高純度酸素及び水素の純度と同等もしく
はそれ以上である。
酸素及び水素の製造を行った。このとき、純水としては
TOC（全有機炭素量）＜1.0ppb，比抵抗：18.25 ＭΩ-c
m,パーティクル量＜1.0 n/ml，シリカ量＜1.0ppb，蒸発
残留物量＜1.0ppbのものを用いた。上記純水は膜脱気モ
ジュール４により脱気され、固体高分子電解質水電解セ
ル５により膜電解され、陽極から酸素を発生すると共に
陰極から水素を発生する。この酸素及び水素はモレキュ
ラーシーブ6A又は6B、及び6C又は6Dに個別に導入され、
除湿される。その結果、純度99.999% 以上の高純度酸
素、及び、純度99.999% 以上の高純度水素が得られた。
これらは、従来の半導体工場での純化処理（二次精製）
により得られる高純度酸素及び水素の純度と同等もしく
はそれ以上である。
【００２１】（実施例２）実施例２に係る高純度酸素及
び水素の製造装置を図３に示す。この装置は、純水製造
手段として逆浸透膜装置７とイオン交換膜装置８とを管
接続してなる純水製造手段９を使用し、これに固体高分
子電解質水電解セル５を管接続し、該セル５にモレキュ
ラーシーブ６（実施例１と同様に6A，6B，6C，6Dよりな
るもの）を管接続して主要部を構成したものである。
び水素の製造装置を図３に示す。この装置は、純水製造
手段として逆浸透膜装置７とイオン交換膜装置８とを管
接続してなる純水製造手段９を使用し、これに固体高分
子電解質水電解セル５を管接続し、該セル５にモレキュ
ラーシーブ６（実施例１と同様に6A，6B，6C，6Dよりな
るもの）を管接続して主要部を構成したものである。
【００２２】上記装置に水道水を連続的に導入して高純
度酸素及び水素の製造を行なった。この水道水は純水製
造手段９により純水となり、この純水は上記電解セル５
により膜電解され、陽極から酸素を発生すると共に陰極
から水素を発生する。この酸素及び水素はモレキュラー
シーブ６に個別に導入され、除湿される。その結果、純
度99.999％以上の高純度酸素、及び、純度99.999％以上
の高純度水素が得られた。
度酸素及び水素の製造を行なった。この水道水は純水製
造手段９により純水となり、この純水は上記電解セル５
により膜電解され、陽極から酸素を発生すると共に陰極
から水素を発生する。この酸素及び水素はモレキュラー
シーブ６に個別に導入され、除湿される。その結果、純
度99.999％以上の高純度酸素、及び、純度99.999％以上
の高純度水素が得られた。
【００２３】（実施例３）実施例３に係る高純度酸素及
び水素の製造装置を図４に示す。この装置は、実施例２
に係る装置の純水製造手段９と固体高分子電解質水電解
セル５との間に実施例１に係る膜脱気モジュール４を管
接続して設けたものであり、かかる点を除き、実施例２
に係る装置と同様である。
び水素の製造装置を図４に示す。この装置は、実施例２
に係る装置の純水製造手段９と固体高分子電解質水電解
セル５との間に実施例１に係る膜脱気モジュール４を管
接続して設けたものであり、かかる点を除き、実施例２
に係る装置と同様である。
【００２４】上記装置に水道水を連続的に導入して高純
度酸素及び水素の製造を行った。この水道水は純水製造
手段９により純水となり、この純水は膜脱気モジュール
４により脱気され、上記電解セル５により膜電解され、
陽極から酸素を発生すると共に陰極から水素を発生す
る。この酸素及び水素はモレキュラーシーブに個別に導
入され、除湿される。その結果、純度99.999％以上の高
純度酸素、及び、純度99.999％以上の高純度水素が得ら
れた。これらは、従来の半導体工場での二次精製により
得られる高純度酸素及び水素の純度と同等である。
度酸素及び水素の製造を行った。この水道水は純水製造
手段９により純水となり、この純水は膜脱気モジュール
４により脱気され、上記電解セル５により膜電解され、
陽極から酸素を発生すると共に陰極から水素を発生す
る。この酸素及び水素はモレキュラーシーブに個別に導
入され、除湿される。その結果、純度99.999％以上の高
純度酸素、及び、純度99.999％以上の高純度水素が得ら
れた。これらは、従来の半導体工場での二次精製により
得られる高純度酸素及び水素の純度と同等である。
【００２５】
【発明の効果】本発明に係る高純度酸素及び水素の製造
装置によれば、固体高分子電解質水電解セルでの膜電解
により、不純物としては微量の水分を含むだけの高純度
の酸素及び水素が発生し、そのため、これらを除湿手段
により除湿するだけで電子工業等の技術分野において必
要な高純度の酸素及び水素が得られるようになる。従っ
て、従来困難であった窒素等の不純物の除去が必要でな
く、従来法に比して所要純度にするための純化処理を極
めて簡便に行うことができ、更に、従来法の改善のため
に開発された方法（特願平4-1584号記載の方法）に比し
ても、純化処理対象の不純物の種類が極めて少なく、純
化処理のより一層の簡便化を果たし得るようになる。
装置によれば、固体高分子電解質水電解セルでの膜電解
により、不純物としては微量の水分を含むだけの高純度
の酸素及び水素が発生し、そのため、これらを除湿手段
により除湿するだけで電子工業等の技術分野において必
要な高純度の酸素及び水素が得られるようになる。従っ
て、従来困難であった窒素等の不純物の除去が必要でな
く、従来法に比して所要純度にするための純化処理を極
めて簡便に行うことができ、更に、従来法の改善のため
に開発された方法（特願平4-1584号記載の方法）に比し
ても、純化処理対象の不純物の種類が極めて少なく、純
化処理のより一層の簡便化を果たし得るようになる。
【図１】本発明の装置に係る固体高分子電解質水電解セ
ルの一例を示す図である。
ルの一例を示す図である。
【図２】実施例１に係る高純度酸素及び水素の製造装置
の概要を示す図である。
の概要を示す図である。
【図３】実施例２に係る高純度酸素及び水素の製造装置
の概要を示す図である。
の概要を示す図である。
【図４】実施例３に係る高純度酸素及び水素の製造装置
の概要を示す図である。
の概要を示す図である。
１--陽極、２--カチオン交換膜、３--陰極、４--膜脱気
モジュール、５--固体高分子電解質水電解セル、６--モ
レキュラーシーブ、 6A,6B,6C,6D--モレキュラーシー
ブ、７--逆浸透膜装置、８--イオン交換膜装置、９--純
水製造手段。
モジュール、５--固体高分子電解質水電解セル、６--モ
レキュラーシーブ、 6A,6B,6C,6D--モレキュラーシー
ブ、７--逆浸透膜装置、８--イオン交換膜装置、９--純
水製造手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宝月 章彦 兵庫県神戸市北区君影町４丁目２−１ 合議体 審判長 富永 正史 審判官 雨宮 弘治 審判官 中嶋 清 (56)参考文献 特開 昭58−189383（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−273095（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−315301（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−177592（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−100998（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−26390（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−51263（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−44143（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−189387（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−7267（ＪＰ，Ｕ) 特公 平３−2237（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭61−34515（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C25B 1/00 - 9/04 C25B 13/00 - 15/08 C01B 13/00 - 13/36 C02F 1/20 B01D 53/26 - 53/28
Claims (3)
- 【請求項１】 純水中のガスを脱気する脱気手段と、該
脱気手段により脱気処理された純水を膜電解する固体高
分子電解質水電解セルと、該水電解セルの陽極から発生
する酸素を除湿する除湿手段と、陰極から発生する水素
を除湿する除湿手段とを有しており、上記純水が、その比抵抗が１８．２５ＭΩ−ｃｍ以上、
全有機炭素量が１．０ｐｐｂ未満、パーティクル量が
１．０ｎ／ｍｌ未満、シリカ量が１．０ｐｐｂ未満、蒸
発残留物量が１．０ｐｐｂ未満であり、 上記脱気手段が
膜脱気モジュールから構成されており、上記両除湿手段
のうち、少なくとも一方がモレキュラーシーブから構成
されており、モレキュラーシーブから構成された除湿手
段を通して得られるガスの純度が９９．９９９％以上で
あることを特徴とする半導体製造分野に用いる高純度酸
素及び水素の製造装置。 - 【請求項２】 水を、比抵抗が１８．２５ＭΩ−ｃｍ以
上、全有機炭素量が１．０ｐｐｂ未満、パーティクル量
が１．０ｎ／ｍｌ未満、シリカ量が１．０ｐｐｂ未満、
蒸発残留物量が１．０ｐｐｂ未満である純水にする純水
製造手段と、該手段により製造された純水中のガスを脱
気する脱気手段と、脱気された純水を膜電解する固体高
分子電解質水電解セルと、該水電解セルの陽極から発生
する酸素を除湿する除湿手段と、陰極から発生する水素
を除湿する除湿手段とを有しており、 上記脱気手段が膜脱気モジュールから構成されており、
上記両除湿手段のうち、少なくとも一方がモレキュラー
シーブから構成されており、モレキュラーシーブから構
成された除湿手段を通して得られるガスの純度が９９．
９９９％以上であることを特徴とする半導体製造分野に
用いる高純度酸素及び水素の製造装置。 - 【請求項３】 前記純水製造手段が逆浸透膜装置とイオ
ン交換膜装置とを管接続してなる請求項２記載の半導体
製造分野に用いる高純度酸素及び水素の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04085186A JP3132594B2 (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 高純度酸素及び水素の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04085186A JP3132594B2 (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 高純度酸素及び水素の製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05287570A JPH05287570A (ja) | 1993-11-02 |
| JP3132594B2 true JP3132594B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=13851633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04085186A Expired - Lifetime JP3132594B2 (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 高純度酸素及び水素の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3132594B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| KR20020072193A (ko) * | 2001-03-08 | 2002-09-14 | 조통래 | 물 전기분해 셀 및 이를 포함하는 전기분해 장치 |
| JP4673283B2 (ja) * | 2006-12-13 | 2011-04-20 | 本田技研工業株式会社 | 水素生成システム及びその吸着装置再生方法 |
| EP2377972B1 (de) * | 2010-04-19 | 2014-03-05 | GP Joule Holding GmbH & Co. KG | Gerät zur elektrischen Erzeugung von Wasserstoff |
| AT512537B1 (de) * | 2012-07-27 | 2013-09-15 | Fronius Int Gmbh | Elektrolyseur |
| JP5982314B2 (ja) * | 2013-03-25 | 2016-08-31 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 水素酸素発生装置及び水素酸素発生装置の操作方法 |
| CN104498983A (zh) * | 2014-06-09 | 2015-04-08 | 重庆朝阳气体有限公司 | 一种电解水制高纯氧的方法 |
| CN110965069B (zh) * | 2019-12-25 | 2022-07-12 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 电解水生产高纯氢气和/或氧气的装置和方法 |
| EP4174214A1 (en) * | 2021-10-26 | 2023-05-03 | L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Alkaline electrolysis arrangement with deaerator and method therefor |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6134515A (ja) * | 1984-07-26 | 1986-02-18 | Canon Inc | カメラ |
| JP2726103B2 (ja) * | 1989-05-30 | 1998-03-11 | 株式会社ブリヂストン | ゴムの発熱改良剤及びそれを含むゴム組成物 |
-
1992
- 1992-04-07 JP JP04085186A patent/JP3132594B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05287570A (ja) | 1993-11-02 |
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