JP3166930B2 - 希ガスの精製装置 - Google Patents
希ガスの精製装置Info
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- Japan
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- gas
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B23/00—Noble gases; Compounds thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/04—Purification or separation of nitrogen
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は希ガスの精製装置に関
し、さらに詳細には精製部以降に位置する配管に熱処理
が施された希ガスの精製装置に関する。
し、さらに詳細には精製部以降に位置する配管に熱処理
が施された希ガスの精製装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】希ガス中でヘリウムやアルゴンは近年目
覚ましく発展しつつある半導体製造工業で盛んに用いら
れており、その純度向上への要求は益々強くなってい
る。また、ネオン、クリプトン、キセノンは特殊なラン
プなどを製造するために不可欠のガスであり、これらの
ガスは特に高価なこともあって、一度使用したガスを循
環して使うことが多い。この場合には循環ガス中の不純
物を除去して高純度に精製することが必要である。この
ため希ガス中にｐｐｍオーダーで存在する窒素、炭化水
素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、水素および水蒸気
などの不純物を除去してｐｐｂオーダーまたはそれ以下
のようなレベルの高純度に精製することが望まれてい
る。
覚ましく発展しつつある半導体製造工業で盛んに用いら
れており、その純度向上への要求は益々強くなってい
る。また、ネオン、クリプトン、キセノンは特殊なラン
プなどを製造するために不可欠のガスであり、これらの
ガスは特に高価なこともあって、一度使用したガスを循
環して使うことが多い。この場合には循環ガス中の不純
物を除去して高純度に精製することが必要である。この
ため希ガス中にｐｐｍオーダーで存在する窒素、炭化水
素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、水素および水蒸気
などの不純物を除去してｐｐｂオーダーまたはそれ以下
のようなレベルの高純度に精製することが望まれてい
る。
【０００３】希ガスの中ではアルゴンの使用量が圧倒的
に多いため、従来は一般的にアルゴンの精製方法を中心
に検討されている。そしてこれらの技術がそのまま他の
希ガスの精製にも応用しうることはよく知られている。
従来から希ガスの精製にはチタンまたはジルコニウムを
中心とする合金ゲッターが多く用いられている。これら
のゲッター材はその種類と反応温度を適当に選択するこ
とによって希ガス中にｐｐｍオーダーで存在する窒素、
炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、水素、水蒸
気などの不純物をｐｐｂ以下のようなレベルまで除去す
ることも可能である。
に多いため、従来は一般的にアルゴンの精製方法を中心
に検討されている。そしてこれらの技術がそのまま他の
希ガスの精製にも応用しうることはよく知られている。
従来から希ガスの精製にはチタンまたはジルコニウムを
中心とする合金ゲッターが多く用いられている。これら
のゲッター材はその種類と反応温度を適当に選択するこ
とによって希ガス中にｐｐｍオーダーで存在する窒素、
炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、水素、水蒸
気などの不純物をｐｐｂ以下のようなレベルまで除去す
ることも可能である。
【０００４】希ガスの精製に際してはこれらのゲッター
材を通常は１００〜１０００℃程度の高温において希ガ
スと接触させる必要であり、精製筒および精製筒以降の
配管はかなりの高温となるため、耐熱性を有する材料を
使用する必要がある。加熱温度は使用されるゲッター材
の種類などによって異なり、７００℃以上のようなにな
る場合には耐熱性の点から石英製の精製筒が使用され、
７００℃以下の場合では破損の虞がなく使い易いステン
レス鋼製の精製筒が使用されるのが一般的である。そし
て、精製筒の下流側に設けられるバルブなどを高温から
保護する目的で、精製筒の直後に冷却管が設けられる
が、この冷却管を初めとする配管には専らステンレス鋼
が使用されている。不純物がｐｐｂオーダーような高純
度精製ガスを得るための手段として、これらの精製筒お
よび配管も電解研磨などによって内面処理したものを使
用することによって不純物の残留を防止する試みがおこ
なわれつつある。
材を通常は１００〜１０００℃程度の高温において希ガ
スと接触させる必要であり、精製筒および精製筒以降の
配管はかなりの高温となるため、耐熱性を有する材料を
使用する必要がある。加熱温度は使用されるゲッター材
の種類などによって異なり、７００℃以上のようなにな
る場合には耐熱性の点から石英製の精製筒が使用され、
７００℃以下の場合では破損の虞がなく使い易いステン
レス鋼製の精製筒が使用されるのが一般的である。そし
て、精製筒の下流側に設けられるバルブなどを高温から
保護する目的で、精製筒の直後に冷却管が設けられる
が、この冷却管を初めとする配管には専らステンレス鋼
が使用されている。不純物がｐｐｂオーダーような高純
度精製ガスを得るための手段として、これらの精製筒お
よび配管も電解研磨などによって内面処理したものを使
用することによって不純物の残留を防止する試みがおこ
なわれつつある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな精製装置を用いてもゲッター材自体は十分な除去能
力を有しているにもかかわらず、得られた精製ガス中に
数ｐｐｂから数十ｐｐｂの水蒸気、水素、酸素などの不
純物が残留するという問題点がある。これらの不純物の
うち、酸素および水蒸気については精製を始める前に精
製筒および配管を１００℃程度でベーキング処理するこ
とによって除去することができるが、水素の除去につい
てはほとんど効果か見られない。さらに、不純物の濃度
が数ｐｐｂ以下さらには１ｐｐｂ以下のような超高純度
精製ガスが必要な場合には窒素の除去にも限度があるた
め、上記のようなベーキング処理だけでは目的を達成す
ることはできない。
うな精製装置を用いてもゲッター材自体は十分な除去能
力を有しているにもかかわらず、得られた精製ガス中に
数ｐｐｂから数十ｐｐｂの水蒸気、水素、酸素などの不
純物が残留するという問題点がある。これらの不純物の
うち、酸素および水蒸気については精製を始める前に精
製筒および配管を１００℃程度でベーキング処理するこ
とによって除去することができるが、水素の除去につい
てはほとんど効果か見られない。さらに、不純物の濃度
が数ｐｐｂ以下さらには１ｐｐｂ以下のような超高純度
精製ガスが必要な場合には窒素の除去にも限度があるた
め、上記のようなベーキング処理だけでは目的を達成す
ることはできない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らはその研究過
程において、希ガス中に含まれる水素、窒素は、ゲッタ
ー材との接触によって一旦はほとんど完全に除去される
ものの、精製筒以降で高温となる配管部を経由する間に
１０ｐｐｂから数十ｐｐｂのような低レベルではあるが
これらの不純物が再び発生し、精製ガス中に混入してく
る事実をつきとめた。この事実に基づき、本発明者らは
これら水素、窒素の配管内での発生を防止することによ
って、不純物濃度がｐｐｂレベルまたはそれ以下のよう
な超高純度希ガスを得るための精製装置を完成するべく
鋭意研究を重ねた結果、精製筒およびその出口以降の配
管に特定の熱処理を施したものを用いることによって目
的を達成しうることを見いだし、本発明を完成した。
程において、希ガス中に含まれる水素、窒素は、ゲッタ
ー材との接触によって一旦はほとんど完全に除去される
ものの、精製筒以降で高温となる配管部を経由する間に
１０ｐｐｂから数十ｐｐｂのような低レベルではあるが
これらの不純物が再び発生し、精製ガス中に混入してく
る事実をつきとめた。この事実に基づき、本発明者らは
これら水素、窒素の配管内での発生を防止することによ
って、不純物濃度がｐｐｂレベルまたはそれ以下のよう
な超高純度希ガスを得るための精製装置を完成するべく
鋭意研究を重ねた結果、精製筒およびその出口以降の配
管に特定の熱処理を施したものを用いることによって目
的を達成しうることを見いだし、本発明を完成した。
【０００７】すなわち本発明は、ゲッター材が充填され
た精製筒およびその下流側に精製ガスの冷却管を有する
希ガスの精製装置において、該冷却管を含め、精製筒か
ら精製ガスの抜き出口に至るステンレス鋼製の配管であ
って、希ガスの精製時における温度が８０℃以上となる
配管に１５０〜８００℃で少なくとも１時間の熱処理が
施されてなることを特徴とする希ガス精製装置である。
本発明において使用される配管材はステンレス鋼製であ
り、その種類には特に制限はないが、半導体製造装置用
などとして市販され、一応の内面処理が施されているよ
うな種類のものが好ましく、例えば光輝焼鈍管、電解研
磨管、酸化不働体化処理管などが好適である。また、精
製筒の材質も、特に高温が要求されるゲッター材の使用
時以外には、通常は、上記の配管と同様なステンレス鋼
製の精製筒が使用されるが、これらの精製筒も上記のよ
うな内面処理、さらに条件によっては本発明における熱
処理を施したものを用いることが好ましい。本発明にお
いて、熱処理を施すときの配管内の雰囲気には特に制限
はないが、具体的には以下に記すように酸素含有気体
雰囲気下、希ガス雰囲気下または真空雰囲気下など
でおこなうことが好ましい。
た精製筒およびその下流側に精製ガスの冷却管を有する
希ガスの精製装置において、該冷却管を含め、精製筒か
ら精製ガスの抜き出口に至るステンレス鋼製の配管であ
って、希ガスの精製時における温度が８０℃以上となる
配管に１５０〜８００℃で少なくとも１時間の熱処理が
施されてなることを特徴とする希ガス精製装置である。
本発明において使用される配管材はステンレス鋼製であ
り、その種類には特に制限はないが、半導体製造装置用
などとして市販され、一応の内面処理が施されているよ
うな種類のものが好ましく、例えば光輝焼鈍管、電解研
磨管、酸化不働体化処理管などが好適である。また、精
製筒の材質も、特に高温が要求されるゲッター材の使用
時以外には、通常は、上記の配管と同様なステンレス鋼
製の精製筒が使用されるが、これらの精製筒も上記のよ
うな内面処理、さらに条件によっては本発明における熱
処理を施したものを用いることが好ましい。本発明にお
いて、熱処理を施すときの配管内の雰囲気には特に制限
はないが、具体的には以下に記すように酸素含有気体
雰囲気下、希ガス雰囲気下または真空雰囲気下など
でおこなうことが好ましい。
【０００８】酸素雰囲気下でおこなう場合の熱処理条
件としては配管材の種類、大きさ、希ガスの精製時の条
件などによって異なり一概に特定はできないが、酸素濃
度および酸素分圧は高い方が、また処理時間は長い方が
望ましく、通常は酸素濃度として０．５〜１００％、好
ましくは１０〜１００％、酸素分圧として４ｍｍＨｇ以
上、熱処理温度として１５０〜７００℃で１時間以上好
ましくは３時間以上である。加熱処理に使用する酸素は
特に高純度である必要はなく、市販のボンベ詰め酸素な
どが利用できる。また、１００％の酸素雰囲気以外の場
合のバランスガスは水素など酸素との反応性を有するガ
ス以外であればよく、その純度にも特に制限はないので
例えば市販のボンベ詰め窒素、アルゴンなどの不活性ガ
スが好適である。これらの酸素含有雰囲気ガスは静止状
態で用いてもよいが、適度に流通させたほうが効果が確
実である。
件としては配管材の種類、大きさ、希ガスの精製時の条
件などによって異なり一概に特定はできないが、酸素濃
度および酸素分圧は高い方が、また処理時間は長い方が
望ましく、通常は酸素濃度として０．５〜１００％、好
ましくは１０〜１００％、酸素分圧として４ｍｍＨｇ以
上、熱処理温度として１５０〜７００℃で１時間以上好
ましくは３時間以上である。加熱処理に使用する酸素は
特に高純度である必要はなく、市販のボンベ詰め酸素な
どが利用できる。また、１００％の酸素雰囲気以外の場
合のバランスガスは水素など酸素との反応性を有するガ
ス以外であればよく、その純度にも特に制限はないので
例えば市販のボンベ詰め窒素、アルゴンなどの不活性ガ
スが好適である。これらの酸素含有雰囲気ガスは静止状
態で用いてもよいが、適度に流通させたほうが効果が確
実である。
【０００９】希ガス雰囲気下でおこなう場合の熱処理
条件も配管材の種類、大きさ、精製時の条件などによる
が、一般的には配管内部の温度は高い方が、時間は長い
方が望ましく、通常は、市販のアルゴン、ヘリウムなど
を用い、熱処理温度としては３５０〜８００℃で３時間
以上、好ましくは５時間以上である。また、この場合に
も酸素雰囲気下におけると同様に静止状態よりは希ガス
を適度に流通させた方が効果が確実である。
条件も配管材の種類、大きさ、精製時の条件などによる
が、一般的には配管内部の温度は高い方が、時間は長い
方が望ましく、通常は、市販のアルゴン、ヘリウムなど
を用い、熱処理温度としては３５０〜８００℃で３時間
以上、好ましくは５時間以上である。また、この場合に
も酸素雰囲気下におけると同様に静止状態よりは希ガス
を適度に流通させた方が効果が確実である。
【００１０】真空雰囲気下でおこなう場合の熱処理条
件も配管材の種類、大きさ、精製条件などによるが、一
般的には配管内部の全圧が低く、温度が高い方が好まし
く、通常は、全圧が５ｍｍＨｇ以下の雰囲気下において
２５０〜８００℃で３時間以上好ましくは５時間以上熱
処理すればよい。いずれの場合にも配管の外部の雰囲気
については特に制限はない。以上、〜の処理法のう
ちでも酸素雰囲気の場合は同じ処理時間で比較すると処
理温度を低くすることができ、特別な加熱設備を要せ
ず、例えば所定の配管にヒーターを巻き付けただけの簡
単な方法でおこなえる点で特に好ましい。
件も配管材の種類、大きさ、精製条件などによるが、一
般的には配管内部の全圧が低く、温度が高い方が好まし
く、通常は、全圧が５ｍｍＨｇ以下の雰囲気下において
２５０〜８００℃で３時間以上好ましくは５時間以上熱
処理すればよい。いずれの場合にも配管の外部の雰囲気
については特に制限はない。以上、〜の処理法のう
ちでも酸素雰囲気の場合は同じ処理時間で比較すると処
理温度を低くすることができ、特別な加熱設備を要せ
ず、例えば所定の配管にヒーターを巻き付けただけの簡
単な方法でおこなえる点で特に好ましい。
【００１１】本発明の精製装置において、配管の熱処理
は精製筒に接続する前に施されてもよく、また、精製筒
に接続された状態で熱処理が施されてもよく、これらは
配管の種類、熱処理条件、精製装置の制作工程などによ
って適宜定められる。熱処理は精製筒以降の配管の全
て、または、部分的に施されるが、少なくとも８０〜７
００℃となる高温部には熱処理が施される。また、ステ
ンレス鋼製配管のうちでも水分の脱着を抑制する効果が
知られている酸化不働態化処理が施された市販の配管材
には本発明におけると類似の処理がなされたものもあ
り、これらは幾分高価であるがそのまま、あるいは比較
的短時間の熱処理で使用することができる点で便利であ
る。
は精製筒に接続する前に施されてもよく、また、精製筒
に接続された状態で熱処理が施されてもよく、これらは
配管の種類、熱処理条件、精製装置の制作工程などによ
って適宜定められる。熱処理は精製筒以降の配管の全
て、または、部分的に施されるが、少なくとも８０〜７
００℃となる高温部には熱処理が施される。また、ステ
ンレス鋼製配管のうちでも水分の脱着を抑制する効果が
知られている酸化不働態化処理が施された市販の配管材
には本発明におけると類似の処理がなされたものもあ
り、これらは幾分高価であるがそのまま、あるいは比較
的短時間の熱処理で使用することができる点で便利であ
る。
【００１２】本発明において、精製筒に充填されるゲッ
ター材は、通常はジルコニウム、チタンおよびこれらを
含有する二元または多元合金であり、例えば単一組成で
はスポンジＴｉ、二元合金ではＺｒ−Ｔｉ、Ｚｒ−Ｖ、
Ｚｒ−Ｎｉ、Ｚｒ−Ｆｅ、Ｚｒ−Ｃｏなど、また、多元
合金ではＺｒ−Ｖ−Ｎｉ、Ｚｒ−Ｖ−Ｃｒ、Ｚｒ−Ｖ−
Ｃｏ、Ｚｒ−Ａｌ−Ｖ、Ｚｒ−Ｖ−Ｆｅ、Ｚｒ−Ｖ−Ｃ
ｏ−ＮｉおよびＺｒ−Ｖ−Ｃｏ−Ｎｉなどである。これ
らのうちでもＺｒ−Ｖ、Ｚｒ−Ｆｅ、Ｚｒ−Ｖ−Ｎｉ、
Ｚｒ−Ｖ−Ｃｒなどが好ましい。また、不純物としてメ
タンなどの炭化水素の含有量が比較的多くゲッター材の
みでは十分に除去し切れないような場合には、これらの
炭化水素を除去し易い成分に変成するための白金−パラ
ジウム系触媒などがゲッター材の上流側に充填される。
ター材は、通常はジルコニウム、チタンおよびこれらを
含有する二元または多元合金であり、例えば単一組成で
はスポンジＴｉ、二元合金ではＺｒ−Ｔｉ、Ｚｒ−Ｖ、
Ｚｒ−Ｎｉ、Ｚｒ−Ｆｅ、Ｚｒ−Ｃｏなど、また、多元
合金ではＺｒ−Ｖ−Ｎｉ、Ｚｒ−Ｖ−Ｃｒ、Ｚｒ−Ｖ−
Ｃｏ、Ｚｒ−Ａｌ−Ｖ、Ｚｒ−Ｖ−Ｆｅ、Ｚｒ−Ｖ−Ｃ
ｏ−ＮｉおよびＺｒ−Ｖ−Ｃｏ−Ｎｉなどである。これ
らのうちでもＺｒ−Ｖ、Ｚｒ−Ｆｅ、Ｚｒ−Ｖ−Ｎｉ、
Ｚｒ−Ｖ−Ｃｒなどが好ましい。また、不純物としてメ
タンなどの炭化水素の含有量が比較的多くゲッター材の
みでは十分に除去し切れないような場合には、これらの
炭化水素を除去し易い成分に変成するための白金−パラ
ジウム系触媒などがゲッター材の上流側に充填される。
【００１３】次に本発明を図面により例示し、さらに具
体的に説明する。図１は本発明の希ガスの精製装置のフ
ローシートである。図１において、ガスの入口１および
出口２を有し、内部にゲッター材３が充填され、かつ、
加熱用のヒーター４が配設された精製筒５の入口１には
原料希ガス供給管６が接続され、精製筒５の出口２には
長尺のステンレス鋼製管を繰り返して折り曲げて成形さ
れ、かつ、熱処理が施されてなる冷却管７が接続され、
冷却管７の下流には精製ガス抜出し管８が接続されてい
る。希ガスの精製に際しては、ヒーター４で精製筒のゲ
ッター材３を所定の温度に加熱した状態で、原料希ガス
が供給管６から入口１を経て精製筒５内に供給される。
精製筒５に入った希ガスはゲッター材３と接触すること
により、不純物はゲッター材３と反応して除去される。
不純物が除去された希ガスは出口２から冷却管７に入
り、ここで所定の温度にまで冷却された後、精製ガスの
抜出し管８を経由して精製装置から出た後、半導体製造
プロセスなどに供給される。
体的に説明する。図１は本発明の希ガスの精製装置のフ
ローシートである。図１において、ガスの入口１および
出口２を有し、内部にゲッター材３が充填され、かつ、
加熱用のヒーター４が配設された精製筒５の入口１には
原料希ガス供給管６が接続され、精製筒５の出口２には
長尺のステンレス鋼製管を繰り返して折り曲げて成形さ
れ、かつ、熱処理が施されてなる冷却管７が接続され、
冷却管７の下流には精製ガス抜出し管８が接続されてい
る。希ガスの精製に際しては、ヒーター４で精製筒のゲ
ッター材３を所定の温度に加熱した状態で、原料希ガス
が供給管６から入口１を経て精製筒５内に供給される。
精製筒５に入った希ガスはゲッター材３と接触すること
により、不純物はゲッター材３と反応して除去される。
不純物が除去された希ガスは出口２から冷却管７に入
り、ここで所定の温度にまで冷却された後、精製ガスの
抜出し管８を経由して精製装置から出た後、半導体製造
プロセスなどに供給される。
【００１４】
実施例１ 図１で示したと同様の構成の希ガスの精製装置であっ
て、外径１７．３ｍｍ、内径１４ｍｍの継目無しステン
レス鋼管製の精製筒内の上流側にはメタンを除去しやす
い成分に変成するための触媒として、アルミナ製担体に
白金およびパラジウムを担持させた市販の白金−パラジ
ウム触媒を５０ｍｍ、下流側にはジルコニウム７５重量
％、バナジウム２０重量％、クロム５重量％の組成で１
４〜２０メッシュのゲッター材を３５０ｍｍ充填した。
精製筒の下流に設ける冷却器として、外径６．３５ｍ
ｍ、内径４．３５ｍｍ、長さ４ｍの光輝焼鈍ステンレス
パイプ（ＩＤクリーンパイプ、神戸製鋼所社製）を折り
曲げて成形した後、パイプ内部に市販のボンベ詰め酸素
ガスを大気圧で２Ｌ／分で流しながら外部に取り付けた
ヒーター加熱によって、２５０℃で８時間加熱処理を施
して製作したものを用いた。
て、外径１７．３ｍｍ、内径１４ｍｍの継目無しステン
レス鋼管製の精製筒内の上流側にはメタンを除去しやす
い成分に変成するための触媒として、アルミナ製担体に
白金およびパラジウムを担持させた市販の白金−パラジ
ウム触媒を５０ｍｍ、下流側にはジルコニウム７５重量
％、バナジウム２０重量％、クロム５重量％の組成で１
４〜２０メッシュのゲッター材を３５０ｍｍ充填した。
精製筒の下流に設ける冷却器として、外径６．３５ｍ
ｍ、内径４．３５ｍｍ、長さ４ｍの光輝焼鈍ステンレス
パイプ（ＩＤクリーンパイプ、神戸製鋼所社製）を折り
曲げて成形した後、パイプ内部に市販のボンベ詰め酸素
ガスを大気圧で２Ｌ／分で流しながら外部に取り付けた
ヒーター加熱によって、２５０℃で８時間加熱処理を施
して製作したものを用いた。
【００１５】希ガスの精製を始めるに際し、冷却管など
精製筒以降の配管に１００℃で３時間のベーキングをお
こなった。次に、精製筒の外部に取り付けたマイクロシ
ースヒーターで精製筒を５００℃で１５時間熱処理した
後、４２０℃に温度調節しながらマスフローコントロー
ラーを用いて不純物濃度が窒素５ｐｐｍ、メタン１ｐｐ
ｍ、一酸化炭素１ｐｐｍ、二酸化炭素１ｐｐｍ、酸素１
ｐｐｍ、水素１ｐｐｍ、水蒸気５ｐｐｍとなるよう不純
物を添加したアルゴンガスを０．８９ＮＬ／ｍｉｎ、圧
力４ｋｇｆ／ｃｍ2 で供給して連続的に精製をおこなっ
た。精製ガス中の各不純物の分析は、水素および一酸化
炭素については、それぞれ１ｐｐｂまで検出することが
できる還元性ガス分析計（米国トレースアナリティカル
社製）、酸素、二酸化炭素、水蒸気については、それぞ
れ０．１ｐｐｂまで検出できる大気イオン化質量分析計
（日立東京エレクトロニクス社製）を用いて実施した。
また、窒素の分析は窒素とアルゴンのイオン化ポテンシ
ャルが近接しアルゴン中での分析が困難なため、アルゴ
ンガスをヘリウムガスに変えて、上記と同様に不純物を
添加して精製して分析を実施した。各不純物の分析結果
を表１に示す。
精製筒以降の配管に１００℃で３時間のベーキングをお
こなった。次に、精製筒の外部に取り付けたマイクロシ
ースヒーターで精製筒を５００℃で１５時間熱処理した
後、４２０℃に温度調節しながらマスフローコントロー
ラーを用いて不純物濃度が窒素５ｐｐｍ、メタン１ｐｐ
ｍ、一酸化炭素１ｐｐｍ、二酸化炭素１ｐｐｍ、酸素１
ｐｐｍ、水素１ｐｐｍ、水蒸気５ｐｐｍとなるよう不純
物を添加したアルゴンガスを０．８９ＮＬ／ｍｉｎ、圧
力４ｋｇｆ／ｃｍ2 で供給して連続的に精製をおこなっ
た。精製ガス中の各不純物の分析は、水素および一酸化
炭素については、それぞれ１ｐｐｂまで検出することが
できる還元性ガス分析計（米国トレースアナリティカル
社製）、酸素、二酸化炭素、水蒸気については、それぞ
れ０．１ｐｐｂまで検出できる大気イオン化質量分析計
（日立東京エレクトロニクス社製）を用いて実施した。
また、窒素の分析は窒素とアルゴンのイオン化ポテンシ
ャルが近接しアルゴン中での分析が困難なため、アルゴ
ンガスをヘリウムガスに変えて、上記と同様に不純物を
添加して精製して分析を実施した。各不純物の分析結果
を表１に示す。
【００１６】実施例２ 冷却器に外径６．３５ｍｍ、内径４．３５ｍｍ、長さ４
ｍの電解研磨ステンレスパイプ（エクセルクリーンパイ
プ、神戸製鋼所社製）を折り曲げ成形した配管を用い、
これに市販のボンベ詰め酸素ガスとアルゴンガスを酸素
濃度が５％となるように混合したガスを大気圧で２Ｌ／
分の速度で流しながら外部に取り付けたヒーターにより
４５０℃で１０時間加熱処理したものを使用した他は実
施例１におけると同様にして精製テストをおこなった。
結果を表１に示す。
ｍの電解研磨ステンレスパイプ（エクセルクリーンパイ
プ、神戸製鋼所社製）を折り曲げ成形した配管を用い、
これに市販のボンベ詰め酸素ガスとアルゴンガスを酸素
濃度が５％となるように混合したガスを大気圧で２Ｌ／
分の速度で流しながら外部に取り付けたヒーターにより
４５０℃で１０時間加熱処理したものを使用した他は実
施例１におけると同様にして精製テストをおこなった。
結果を表１に示す。
【００１７】実施例３ 冷却器に外径６．３５ｍｍ、内径４．３５ｍｍ、長さ４
ｍｍで酸化不働態化処理が施された市販のステンレスパ
イプ（エクセルクリーンゴールドパイプ、神戸製鋼所社
製）を折り曲げて成形したものをそのまま用いた他は実
施例１と同様にして精製テストをおこなった。結果を表
１に示す。
ｍｍで酸化不働態化処理が施された市販のステンレスパ
イプ（エクセルクリーンゴールドパイプ、神戸製鋼所社
製）を折り曲げて成形したものをそのまま用いた他は実
施例１と同様にして精製テストをおこなった。結果を表
１に示す。
【００１８】実施例４ 外径６０．５ｍｍの継目無しステンレス鋼管から作った
炉芯管内に、外径６．３５ｍｍ、内径４．３５ｍｍ、長
さ１ｍｍの光輝焼鈍ステンレスパイプ（ＩＤクリーンパ
イプ、神戸製鋼所社製）４本を入れて環状電気炉にセッ
トし、炉芯管内を真空ポンプで排気して５ｍｍＨｇ以下
を維持しながら４００℃で１２時間加熱処理した配管材
で作った冷却器を用いた他は実施例１と同様にして精製
テストをおこなった。結果を表１に示す。
炉芯管内に、外径６．３５ｍｍ、内径４．３５ｍｍ、長
さ１ｍｍの光輝焼鈍ステンレスパイプ（ＩＤクリーンパ
イプ、神戸製鋼所社製）４本を入れて環状電気炉にセッ
トし、炉芯管内を真空ポンプで排気して５ｍｍＨｇ以下
を維持しながら４００℃で１２時間加熱処理した配管材
で作った冷却器を用いた他は実施例１と同様にして精製
テストをおこなった。結果を表１に示す。
【００１９】実施例５ 外径６０．５ｍｍの継目無しステンレス鋼管から作った
炉芯管内に、外径６．３５ｍｍ、内径４．３５ｍｍ、長
さ１ｍｍの光輝焼鈍ステンレスパイプ（ＩＤクリーンパ
イプ、神戸製鋼所社製）４本を入れて環状電気炉にセッ
トし、炉芯管内に市販のボンベ詰めアルゴンガスを大気
圧で２Ｌ／分づつ流しながら７００℃で４時間加熱処理
した配管材で作った冷却器を用いた他は実施例１と同様
にして精製テストをおこなった。その結果を表１に示
す。
炉芯管内に、外径６．３５ｍｍ、内径４．３５ｍｍ、長
さ１ｍｍの光輝焼鈍ステンレスパイプ（ＩＤクリーンパ
イプ、神戸製鋼所社製）４本を入れて環状電気炉にセッ
トし、炉芯管内に市販のボンベ詰めアルゴンガスを大気
圧で２Ｌ／分づつ流しながら７００℃で４時間加熱処理
した配管材で作った冷却器を用いた他は実施例１と同様
にして精製テストをおこなった。その結果を表１に示
す。
【００２０】比較例１ 外径６．３５ｍｍ、内径４．３５ｍｍ、長さ４ｍｍの電
解研磨ステンレスパイプ（エクセルクリーンパイプ、神
戸製鋼所社製）を折り曲げて成形し、熱処理をおこなわ
ずに作った冷却器を用いた他は実施例１と同様にして精
製テストをおこなった。結果を表１に示す。
解研磨ステンレスパイプ（エクセルクリーンパイプ、神
戸製鋼所社製）を折り曲げて成形し、熱処理をおこなわ
ずに作った冷却器を用いた他は実施例１と同様にして精
製テストをおこなった。結果を表１に示す。
【００２１】比較例２ 冷却管を外径６．３５ｍｍ、内径４．３５ｍｍ、長さ４
ｍｍの光輝焼鈍ステンレスパイプ（ＩＤクリーンパイプ
神戸製鋼所社製）を折り曲げて成形し、熱処理をおこ
なわずに作った冷却器を用いた他は実施例１と同様にし
て精製テストをおこなった。結果を表１に示す。
ｍｍの光輝焼鈍ステンレスパイプ（ＩＤクリーンパイプ
神戸製鋼所社製）を折り曲げて成形し、熱処理をおこ
なわずに作った冷却器を用いた他は実施例１と同様にし
て精製テストをおこなった。結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】 表１ 精製ガス中の不純物濃度（ｐｐｂ） 水 素 窒 素 酸 素 水 分 一酸化炭素 二酸化炭素 メタン 実施例１ ＮＤ ０．１ ０．３ ０．８ ＮＤ ０．１ ０．１ 実施例２ ＮＤ ０．２ ０．１ ０．８ ＮＤ ０．１ ０．１ 実施例３ ＮＤ ０．１ ０．２ ０．７ ＮＤ ０．１ ０．１ 実施例４ ＮＤ ０．１ ０．１ ０．９ ＮＤ ０．１ ０．１ 実施例５ ＮＤ ０．２ ０．１ ０．９ ＮＤ ０．１ ０．１ 比較例１ ５７ ２．３ ０．２ １．８ ＮＤ ０．１ ０．１ 比較例２ ８６ ３．７ ０．１ １．３ ＮＤ ０．１ ０．１
【００２３】
【発明の効果】本発明によって、ゲッター材との接触部
以降の配管材料から発生する数ｐｐｂから数十ｐｐｂの
水素、窒素などの不純物が精製ガス中への混入するとい
う従来技術の欠点が防止され、希ガス中の窒素、炭化水
素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、水素、水蒸気など
全ての不純物濃度がｐｐｂオーダー以下のような高純度
精製希ガスを確実に得ることが可能となった。
以降の配管材料から発生する数ｐｐｂから数十ｐｐｂの
水素、窒素などの不純物が精製ガス中への混入するとい
う従来技術の欠点が防止され、希ガス中の窒素、炭化水
素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、水素、水蒸気など
全ての不純物濃度がｐｐｂオーダー以下のような高純度
精製希ガスを確実に得ることが可能となった。
【００２４】
図１は本発明における希ガスの精製装置のフローシート
である。図面の各番号は以下の通りである。 １ 入口 ２ 出口 ３ ゲッター材 ４ ヒ
ーター ５ 精製筒 ６ 供給管 ７ 冷却管 ８ 抜出
し管
である。図面の各番号は以下の通りである。 １ 入口 ２ 出口 ３ ゲッター材 ４ ヒ
ーター ５ 精製筒 ６ 供給管 ７ 冷却管 ８ 抜出
し管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−160010（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−3008（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−17107（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01B 23/00 B01D 53/04
Claims (4)
- 【請求項１】ゲッター材が充填された精製筒およびその
下流側に精製ガスの冷却管を有する希ガスの精製装置に
おいて、該冷却管を含め、精製筒から精製ガスの抜き出
口に至るステンレス鋼製の配管であって、希ガスの精製
時における温度が８０℃以上となる配管に１５０〜８０
０℃で少なくとも１時間の熱処理が施されてなることを
特徴とする希ガス精製装置。 - 【請求項２】熱処理が酸素濃度０．５〜１００％の雰囲
気下において１５０〜７００℃で少なくとも１時間施さ
れたものである請求項１に記載の希ガスの精製装置 - 【請求項３】熱処理が希ガス雰囲気下において３５０〜
８００℃で少なくとも３時間施されたものである請求項
１に記載の希ガスの精製装置 - 【請求項４】熱処理が真空雰囲気下において２５０〜８
００℃で少なくとも３時間施されたものである請求項１
に記載の希ガスの精製装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31000591A JP3166930B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 希ガスの精製装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31000591A JP3166930B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 希ガスの精製装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05124805A JPH05124805A (ja) | 1993-05-21 |
| JP3166930B2 true JP3166930B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=18000003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31000591A Expired - Fee Related JP3166930B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 希ガスの精製装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3166930B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2477322B (en) * | 2010-02-01 | 2015-10-21 | Gas Recovery & Recycle Ltd | Inert gas recovery system |
-
1991
- 1991-10-29 JP JP31000591A patent/JP3166930B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05124805A (ja) | 1993-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |