JP3482409B1 - 減湿装置及び減湿方法 - Google Patents

減湿装置及び減湿方法

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Abstract

【要約】 【課題】 高沸点有機化合物を含む有機物の除去が可能
で、低露点の清浄乾燥気体が得られるとともに、３００
℃を越えるような高温の気体に対しても十分耐え得る耐
熱性を有しており、高性能で長寿命の減湿装置、並びに
前記減湿装置を用いた減湿方法を提供する。 【解決手段】 目的空間に、低露点で有機物を除去した
気体を供給するための減湿装置であって、保持ケースに
回転可能に支持され、吸着剤を担持して構成されるとと
もに、該保持ケースに取り付けられた仕切り板により回
転域を少なくとも吸着ゾーン及び再生ゾーンに画成され
たロータと、処理される気体を前記吸着ゾーンに供給す
る経路と、前記吸着ゾーンで処理された気体を前記目的
空間に供給する経路と、前記再生ゾーンに再生用気体を
供給する経路とを備え、前記吸着ゾーンの吸着剤に吸着
された水分及び有機物を前記再生ゾーンで脱離させるこ
とを特徴とする減湿装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、処理気体をガス吸
着素子に通過させて該処理気体を浄化するとともに水分
を除去し、低露点の清浄乾燥気体を生成する減湿装置、
並びに前記減湿装置を用いた減湿方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造プロセスでは、集
積度の高まりとともに、ガス状の不純物を含まず、乾燥
し、かつ露点温度が−５０℃以下の気体を使用すること
が要求されてきている。このような低露点の清浄乾燥気
体を得るための装置として、吸着剤を備える回転式のロ
ータを用いた乾式減湿装置が広く使用されている。
【０００３】例えば、特公昭６３−５００４７号公報に
は、低露点の乾燥空気を得るための乾式除湿装置が示さ
れている。この装置は活性炭とセラミックを主成分とし
た特殊紙を片段ボール状に加工し、回転軸に平行な方向
に揃えて巻回した多数の平行なガス通路を有する円柱状
もしくは円筒状の構造を持つハニカムロータを、回転軸
の周りに被処理ガス通路と再生ガス通路とパージガス通
路とに領域を分割し、ハニカムロータを回転させつつ被
処理ガスを通過させることで湿分を吸収、さらに吸収し
た湿分を再生ガスにより除去するものである。この装置
では、湿分吸収させるため、活性炭の細孔内に塩化リチ
ウムを固定させた吸着剤を使用している。
【０００４】また、特開平１１−１８８２２４号公報に
は、同じく低露点の乾燥空気を得るための乾式減湿シス
テムが示されており、このシステムの場合には吸着剤と
して塩化リチウム、シリカゲル、ゼオライトなどが例と
して示されている。
【０００５】これらの乾式減湿装置に使用されるロータ
を次に説明する。ロータはそのロータを回転可能に保持
するケースに入れられている。このロータとケースにつ
いて特開２００１−２７６５５２号公報に開示された記
載を一つの例として説明する。即ち、図１１（装置全
体）及び図１２（ロータのみ）に示すように、乾式減湿
装置１００は、放射状に設けられた仕切り板１１１を備
える保持ケース１１０にロータ１０１を回転可能に収容
し、回転とともに仕切り板１１１によりロータ１０１を
一時的に吸着ゾーンＳ、冷却ゾーンＴ及び再生ゾーンＵ
に画成するとともに、吸着ゾーンＳに処理空気を一方の
端面側（例えば、紙面側）から導入する構成となってい
る。
【０００６】ロータ１０１は、ハニカム構造の基材１０
４に吸着剤を担持させた略円弧状のセクタ１０２を複数
個（ここでは８個）接合して全体として円筒状に一体化
したものであり、金属製スポーク１０３で補強し、さら
には一体化した全外周面を包囲するように金属製の外周
リム１０７が付設された構造となっている。また、図１
３に拡大して示すように、各セクタ１０２と金属スポー
ク１０３、並びに外周リム１０７は、耐熱性のシリコー
ン製のコーキング材１２０により接合あるいは接着され
ている。
【０００７】吸着ゾーンＳでは、処理空気中の水分をロ
ータ１０１に担持させた吸着剤に吸着させ、他方の端面
（紙面裏面側）から清浄乾燥気体として排出する。一
方、再生ゾーンＵでは、清浄乾燥気体が排出される側の
端面側から、１８０〜２００℃程度に加熱された高温空
気を導入し、ロータ１０１の内部を通過させることによ
り、吸着ゾーンＳで吸着した水分を蒸発させて除去す
る。また、再生ゾーンＵではロータ１０１が高温に晒さ
れるため、高温のまま吸着ゾーンＳに移行すると、処理
空気が減湿されないままロータ１０１を通過して露点を
上昇させる。そのため、吸着ゾーンＳと再生ゾーンＵと
の間に、冷却ゾーンＴが設けられている。
【０００８】また、吸着ゾーンＳや再生ゾーンＵ、冷却
ゾーンＴを仕切る仕切り板１１１には、例えばフッ素系
ゴムにＰＴＦＥ膜を張りつけたシール等をロータ１０１
の端面に摺動可能に押圧するように設けて処理空気の漏
洩及び混合を防止する工夫が施されているものもある。
【０００９】上記のような減湿装置１００では、一段、
即ち単独では露点温度を下げるのには限界があり、通常
は特公昭６３−５００４７号公報に示されるように２段
式、即ち減湿装置を２台用い、一方の減湿装置の吸着ゾ
ーンから排出された処理空気を他方の減湿装置の吸着ゾ
ーンに導入するように接続した減湿装置として使用され
ている。また、より露点温度を下げるために、特開平１
１−１８８２２４号公報に示されるように３台の減湿装
置を同様に接続した減湿装置も出願されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】半導体デバイスの製造
プロセスでは種々の薬品が使用されており、分子径の大
きなものから小さいもの、あるいは沸点の低いものから
高いものと幅広い種類の有機化合物が発生する。
【００１１】しかしながら、従来の乾式減湿装置では水
分の吸着は十分であるが、有機化合物に対しての吸着が
不十分であった。そのためそれらの有機化合物は十分に
吸着されずに放出されていた。
【００１２】そこで、本発明は従来の乾式減湿装置に吸
湿と併せて有機化合物をも同時に除去できるような機能
を付加することを第１の目的とする。
【００１３】加えて、半導体デバイスの製造プロセスで
は例えばＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、 ＭＥＡ
（モノエタノールアミン）、 ＨＭＤＳ（ヘキサメチレ
ンジシラザン）等の高沸点有機化合物のガス状物も多く
発生する。しかし、これらの高沸点有機化合物は従来の
乾式減湿装置では例え吸着されていても再生することが
できなかった。その理由は、これらの高沸点有機化合物
を吸着剤より除去し再生するためには、吸着剤に３００
℃程度の温度を加える必要があるからである。ところ
が、吸着剤には耐熱温度があり、この温度に耐えられな
い。例えば、活性炭は耐熱温度が１４０℃程度であるた
め、３００℃を超えるような高温の空気に晒させると発
火してしまうため使用することができない。シリカゲル
も３００℃を超えるような高温の空気に晒されると、性
能が劣化してしまうため使用することができない。しか
しながら、これらの高沸点有機化合物を再生ゾーンＵで
除去するには、３００℃以上の極めて高温の空気を導入
しなければならない。
【００１４】しかし、前記シリコーン製のコーキング材
１２０は２００℃を越えるような高温に耐えられない。
例えば、３００℃以上の高温の空気を導入すると金属ス
ポーク１０３とセクタ１０２との間の接合性或いは接着
性が低下し、結果としてセクタ１０２が脱落して使用不
能に陥ることもある。また、高温空気を導入できないこ
とにより、高沸点有機化合物が継続的に蓄積され、吸着
剤の吸着能力もそれに伴って低下していく。
【００１５】このように、再生ゾーンＵを通過させる空
気の温度には制限があるため、蓄積された高沸点有機化
合物を十分に除去することができず、浄化性能や減湿性
能が低下してロータの交換が余儀なくされる。また、こ
の性能の低下したロータを水洗いして再生する方法も採
用されているが、有機物特に高沸点有機物の除去が充分
でなく、ロータの持つ性能を初期の状態にまで回復でき
るものではなかった。更に、水洗後の排水処理も必要で
あり、膨大な処理費用もかかっていた。
【００１６】そこで、本発明は高沸点有機化合物が付着
したような吸着剤に対して、３００℃程度の高温におい
ても再生することが可能なシステムを得ることを第２の
目的とする。
【００１７】即ち、本発明は、高沸点有機化合物を含む
有機物の除去が可能で、低露点の清浄乾燥気体が得られ
るとともに、３００℃を越えるような高温の気体に対し
ても十分耐え得る耐熱性を有しており、高性能で長寿命
の減湿装置、並びに前記減湿装置を用いた減湿方法を提
供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、目的空間に、低露点で有機物を除去した
気体を供給するための減湿装置であって、親水性ゼオラ
イト中のナトリウムの一部をＬａ、Ｎｄ、Ｃｅ、Ｐｒか
ら選ばれた一種または複数種の元素で置換したアルミノ
シリケートからなる吸着剤を担持させた複数の円弧状セ
クタを保持ケースに回転可能に支持し、該保持ケースに
取付けられた仕切り板により回転域を少なくとも吸着ゾ
ーン及び再生ゾーンに画成されるロータと、処理される
気体を前記吸着ゾーンに供給する経路と、前記吸着ゾー
ンで処理された気体を目的空間に供給する経路と、前記
再生ゾーンに再生用気体を供給する経路とを備え、前記
吸着ゾーンに吸着された水分及び有機物を前記再生ゾー
ンに２５０〜４００℃の高温気体を供給して脱離させる
ことを特徴とする減湿装置を提供する。
【００１９】 また、同様の目的を達成するために、本
発明は、目的空間に、低露点で有機物を除去した気体を
供給するための減湿方法であって、親水性ゼオライト中
のナトリウムの一部をＬａ、Ｎｄ、Ｃｅ、Ｐｒから選ば
れた一種または複数種の元素で置換したアルミノシリケ
ートからなる吸着剤を担持させた複数の円弧状セクタを
保持ケースに回転可能に支持し、該保持ケースに取り付
けられた仕切り板により回転域を少なくとも吸着ゾーン
及び再生ゾーンに画成されたロータの前記吸着ゾーンに
処理される気体を供給し、前記吸着ゾーンで処理された
気体を前記目的空間に供給するとともに、前記再生ゾー
ンに２５０〜４００℃の高温の再生用気体を供給して吸
着剤に吸着された水分及び有機物を脱離させることを特
徴とする減湿方法を提供する。
【００２０】本発明の減湿装置及び減湿方法において
は、吸着剤として親水性ゼオライト中のナトリウムの一
部を希土類元素で置換したアルミノシリケートを用いる
ことにより、水分とともに有機物を効率良く吸着でき、
減湿性能と浄化性能とが向上する。また、２台の減湿装
置を一方（以下、「前段」という）の減湿装置の吸着ゾ
ーンから排出された処理気体を他方（以下、「後段」と
いう）の減湿装置の吸着ゾーンに導入させるように接続
した２段式としたことにより、より低露点の清浄乾燥気
体が得られる。更に、セクタの接合部を遮熱シールによ
る断熱構造としたことにより、再生ゾーンにおいて３０
０℃を越えるような高温気体を導入できるため、高沸点
有機化合物が蓄積せず、吸着剤ロータの交換間隔を長く
することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面に基づいて説明する。
【００２２】（第１の実施形態）図１は本発明の減湿装
置に係る第１の実施形態を模式的に示す概略図であり、
図２〜図８は減湿装置の細部の構成、特に断熱構造を示
す図である。図１に示すように、ロータ１は、吸着剤を
担持して構成されており、 さらにこのロータ１は従来
技術で説明したように回転可能にケースに保持されてお
り、図１１に示すような放射状の仕切り板１１１を用い
て各ゾーンに区画されている。図１に示すように、吸着
ゾーンＳの一方の端面（図面左側：以下「前面」とい
う）には処理気体Ｆの導入管２０が配置され、他方の端
面（図面右側：以下「裏面」という）には、ファン２１
を備える排気管２３が配置されている。処理気体Ｆとし
ては、空気の他、酸素や不活性ガスが可能であり、導入
管２０を通じて吸着ゾーンＳに導入され、吸着剤により
含有する水分や有機物が除去された後、清浄乾燥気体Ｐ
となって排気管２３を通じてクリーンルーム等の目的空
間（図示せず）に供給される。
【００２３】また、再生ゾーンＵの裏面には、再生用気
体Ｒを導入するための導入管２５が配置され、前面には
ファン２６を備える排気管２７が配置されている。導入
管２５はヒータ２４を備えており、再生用気体Ｒを１３
０〜２００℃に加熱した後に再生ゾーンＵに導入する。
この高温気体により、再生ゾーンＵにおいてロータ１の
吸着剤に吸着している水分やガス状不純物（有機物）を
脱離させ、吸着剤から除去する。再生ゾーンＵを通過し
た再生用気体Ｒは、再生ゾーンＵの表面に配置された排
気管２７を通じてファン２６により排気（Ｒ´）され
る。
【００２４】通常の減湿装置を作動させている間は、上
記のような１３０〜２００℃程度の再生用気体の温度で
吸着剤に吸着している水分やガス状不純物（有機物）を
脱離させるが、本発明で使用する吸着剤に吸着している
高沸点有機化合物はこの程度の温度では脱離できない。
本発明は、以下で詳述するように、ロータを断熱構造と
してあるため、高沸点有機化合物が吸着剤から脱離する
温度に再生用気体を加熱できる。高沸点有機化合物を吸
着剤から脱離するには、減湿装置の運転状況にもよる
が、吸着剤に吸着されて高沸点有機化合物が蓄積された
時期（６ヶ月〜２年程度）を間隔として、再生用気体の
温度を２５０℃〜４００℃程度の温度にして再生気体を
１ｍ／ｓ以上の通過風速で供給することが好ましく、処
理時間は６〜１５時間程度が適当である。
【００２５】ロータ１は、図２に示すように、内部を放
射状に延びるスポーク３により断面円弧状に仕切られた
円筒形のリム７内に、ハニカム状の基材４に吸着剤を担
持させた円弧状セクタ２を複数（ここでは８個）配置し
て全体として円筒状となるように構成されている。
【００２６】 吸着剤は、水分とともに有機物を効率よ
く吸着できることから、親水性ゼオライト中のナトリウ
ムの一部をＬａ、Ｎｄ、Ｃｅ、Ｐｒから選ばれた一種ま
たは複数種の元素で置換したアルミノシリケート（以
下、「希土類元素置換アルミノシリケート」という）を
用いる。アルミノシリケートは、ｘＭｅ２／ｎＡｌ２Ｏ
３ｙＳｉＯ２で表される結晶アルミノケイ酸（Ｍｅ：ｎ
価の金属）のｘ，ｙの違いによって、結晶構造中のトン
ネル構造（細孔径）が異なり、多くの種類があるが、本
発明では特にＡ型ゼオライト（Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・
２ＳｉＯ２・４．５Ｈ２Ｏ）、Ｘ型ゼオライト（Ｎａ２
Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・２．５ＳｉＯ２・６Ｈ２Ｏ）、Ｙ型ゼ
オライト（Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・４．８ＳｉＯ２・
８．９Ｈ２Ｏ）の各ゼオライト中のＮａの一部をＬａ、
Ｎｄ、Ｃｅ、Ｐｒから選ばれた一種または複数種の元素
で置換した構造のアルミノシリケートを用いることが好
ましい。
【００２７】 この希土類元素置換アルミノシリケート
は、構造式「ａＭｘＯｙ・ｂＮａ２Ｏ・ｃＡｌ２Ｏ３・
ｄＳｉＯ２・ｅＨ２Ｏ（Ｍ：Ｌａ、Ｎｄ、Ｃｅ、Ｐ
ｒ）」で表されるものである。尚、Ｌａ、Ｎｄ、Ｃｅ、
Ｐｒは、一種または複数種を使用できる。上記構造式に
おいて、ａＭｘＯｙとしてはＬａ２Ｏ３，Ｎｄ２Ｏ３，
ＣｅＯ３，Ｐｒ６Ｏ１１ であり、また希土類元素置換ア
ルミノシリケートにおける含有量は１重量％以上である
ことが好ましい。中でもａＭｘＯｙとしてＬａ２Ｏ３を
用いることが最も好ましく、より高い吸着効果を望むな
ら含有量を４〜１０重量％とすることが望ましい。尚、
Ｌａ２Ｏ３，Ｎｄ２Ｏ３，ＣｅＯ３，Ｐｒ６Ｏ１１の含
有量の上限としては、Ｌａ２Ｏ３では１０重量％、Ｎｄ
２Ｏ３，ＣｅＯ３，Ｐｒ６Ｏ１１では５重量％程度であ
る。勿論、それ以上の割合で含有させてもよい。
【００２８】また、その他の成分については、bNa2Oと
してNa2Oを５重量％以下の割合で含み、cAl2O3としてAl
2O3を１０〜３５重量％の割合で含み、dSiO2としてSiO2
を２０〜８０重量％の割合で含むことが好ましい。特
に、La2O3６重量％、Na2O３重量％、Nd2O3２重量％、Ce
O3２重量％、Pr6O11２重量％、Al2O3２７重量％、SiO2
５８重量％からなる希土類元素置換アルミノシリケート
が好ましい。
【００２９】一方、基材４としては、耐熱性、耐摩耗性
等に優れることから、無機繊維紙をハニカム状に成形し
たものが好ましい。また、希土類元素置換アルミノシリ
ケートを担持させる方法としては、例えば、希土類元素
置換アルミノシリケートと無機バインダー（例えばシリ
カゾル）とを含有するスラリーを、スプレーや刷毛塗り
等により基材４（無機繊維紙からなるハニカム成形体）
に含浸させ、乾燥する方法が可能である。
【００３０】隣接するセクタ２とスポーク３並びにリム
７との接触面は、図３に示すように、シリコーン製コー
キング材、好ましくはフッ素系ゴムからなるコーキング
材８で接合されて一体化され、更に各接合面が不燃材料
からなる遮熱シール１０，１１で被覆される。この遮熱
シール１０，１１は、耐熱性、断熱性、耐磨耗性、耐溶
剤性という性質が備わったものである必要がある。即
ち、図４、図５に示すように、セクタ２ａ，２ｂの接合
面が高温になると、セクタ２ａ，２ｂを支えているスポ
ーク３とセクタ２との間のコーキング材８が高熱で変形
を起こすため、それを防止するためである。耐熱性は高
沸点化合物を蒸発させるのに必要な３００℃以上の高温
の気体に遮熱シール自身が耐えねばならないからであ
り、断熱性は３００℃以上の高温の気体からコーキング
材８を保護する必要があるからである。また、耐磨耗性
は後に記載するシール材との間で摩擦が生じるために要
求されるものであり、加えて耐溶剤性は処理気体中の有
機成分に対する耐久性から要求されるものである。
【００３１】これらの性質を満たす不燃材料として窒化
珪素、グラファイト、セラミックペーパー、フエルト等
の無機材料からなるものが使用可能である。また、遮熱
シール１０，１１は不燃材料からなるもので、板、シー
トの形態で用いられる。
【００３２】以下、図３〜図８を参照して、ロータ１の
断熱構造の好ましい実施形態についてより具体的に説明
する。
【００３３】図４に示すように、金属製スポーク３は、
隣接する２つのセクタ２ａ，２ｂとコーキング材８によ
り接合若しくは接着されている。スポーク３には金属製
の取付板９が直角に、即ち、セクタ２ａ，２ｂの端面Ｍ
と平行に位置付けられるように溶接してあり、遮熱シー
ル１０である窒化珪素板が取付板９の上にネジ１３で固
定されている。このような構成によれば、窒化珪素板を
スポーク３に直接取り付けるための複雑な成形加工が避
けられ、またその交換も容易になる。
【００３４】この窒化珪素板はその幅をロータ端面に表
れる取付板９の幅より広くしてあり、スポーク３を挟ん
で隣接する２つのセクタ２a 、２ｂの接合部分に穿設さ
れた軸方向に伸びる矩形断面凹所１４内に嵌合するよう
な横幅を備えている。この事により、セクタ２ａ，２ｂ
の端面から窒化珪素板が突出しなくなる。窒化珪素板が
セクタ２ａ，２ｂの端面から突出しないことは、図１０
に示す保持ケース１１０に取り付けられているシール装
置との関係において有効である。即ち、図２に示すロー
タ１は保持ケース１１０に収められているが、この保持
ケース１１０には図５（図４の遮蔽シール１０及びシー
ル装置５２の周辺部の拡大斜視図）に示すように、ロー
タ１を各ゾーンに区画する仕切り板１１１（図１０参
照）が取り付けられている。また、保持ケース１１０の
仕切り板１１１には、図４にその断面図を示すように、
シール装置５２が取り付けてあり、このシール装置５２
により再生ゾーンＵ、吸着ゾーンＳ等の各領域を区画し
各ゾーン間での気体の漏洩を防止している。仕切り板１
１１にはシール材５５のための取付板５３がナット５４
で固定してある。ロータ１に摺動させるシール材５５
は、取付板５３から直角に折れ曲がって上記したナット
５４により仕切り板１１１に固定された連結部５６に、
ロッド部材５７を介してナット５４で固定されると共
に、ロッド部材を取囲むように置かれたコイルばねで構
成されたスプリング５８が、この連結部５６とシール材
５５との間に介在され、このような構成により、スプリ
ング５８の緩衝力及び復元力を使用してシール材５５を
ロータ端面Ｍに向けて弾性的にしかも摺動可能としてい
る。シール材５５は内部にシリンダ孔が設けられてお
り、これらシリンダ孔内にロッド部材の先端部分に形成
された係止部５９が嵌合されている。またこの係止部５
９は、実質的にシリンダ孔内に摺動可能に嵌合するピス
トン形状を備えている。ここで使用されるシール材５５
には、耐熱性、耐摩耗性、化学的安定性が要求される。
このようなシール材５５に適した材料として、膨張黒
鉛、グラファイトが好ましい。またスプリングの材質と
してはステンレス一般、或いは、商品名「インコネル」
等が好ましい。
【００３５】以上のように仕切り板１１１にはシール装
置５２が取り付けてあるため、ロータ端面Ｍをシール材
５５が摺動するが、図４のように窒化珪素板がロータ端
面Ｍから突出していないため、シール材５５との衝突を
起こすことがない。このため、窒化珪素板がロータ端面
Ｍ側に設けられていても、ロータ１は窒化珪素板とシー
ル材５５との衝突なく滑らかに移動することができる
【００３６】また、窒化珪素板の代わりに図６に示すよ
うに、遮熱シールとして膨張黒鉛シート１５を用いるこ
とができ、この膨張黒鉛シート１５で被覆することによ
りスポーク３及びその隣接したセクタ間のコーキング材
８の劣化を防止することができる。更に、膨張黒鉛１５
シート上に金属板１６を重ねて設ける構造としてもよ
い。黒鉛シート１５は優れた耐熱性を有しており、金属
板１６と積層することにより、高い堅牢性並びに耐久性
を付加して長期間に亘り優れた断熱効果を維持すること
ができる。また、この積層構造は、ロータの周縁部に設
けられる遮熱シール１１に対しても実施可能である。
【００３７】また、図７に示すように、スポーク３の取
付板９と窒化珪素板１０との間に珪酸カルシウム板等の
断熱材１７を配置すると断熱性を一層向上させることが
可能となる。
【００３８】更に、図８に示すように、セクタ２の周縁
部にも断熱構造が採られ、金属製の外周リム７の周縁部
分に遮熱シール１１である窒化珪素板を取り付ける。こ
のような構造にすることで、図面上方から加熱気体がロ
ータのセクタ２に導入されても、コーキング材８が遮熱
シール１１により保護されることで接合部分は熱から保
護される。尚、図示されるように、遮熱シール１１の下
に金属製のアングル部材１２をセクタ２の外周縁部に埋
設する形で設けることが好ましいが、遮熱シール１１の
みでもよい。
【００３９】上記のような断熱構造により、処理気体並
びに高温の再生用気体が各セクタ２とスポーク３との接
合部に直接吹き付けられることが回避され、コーキング
材８に加わる温度上昇も避けられるので、コーキング材
８の劣化による密封性或いは接着力の低下が避けられ
る。
【００４０】尚、減湿装置は図１１に示したように吸着
ゾーンＳ、再生ゾーンＵの他に冷却ゾーンＴを備える構
成とすることもでき、図９にその一例として保持ケース
１１０に収容した全体構成を模式的に示す。尚、図中、
前述と同一部位については同一の符号を付してある。
【００４１】（第２の実施形態）図１０は本発明に係る
減湿装置の第２の実施形態を示す概略図であるが、図示
されるように、前段の減湿装置Ａと後段の減湿装置Ｂ
（但し、ロータのみを示す）とが、前段の減湿装置Ａの
吸着ゾーンＳと、後段の減湿装置Ｂの吸着ゾーンＳとを
直列に接続した２段式に構成されている。この第２の実
施形態の減湿装置によれば、より低露点の清浄乾燥気体
が得られる。
【００４２】前段の減湿装置Ａは、第１の実施形態に示
した減湿装置と同様に構成されており、吸着ゾーンＳと
再生ゾーンＵとに画成されるロータ１ａを備える。この
ロータ１ａの吸着ゾーンＳの前面には処理気体Ｆの導入
管２０が配置され、裏面には排気管２３が配置されてい
るが、排気管２３は後段の減湿装置Ｂの吸着ゾーンＳに
接続しており、その途中にはクーラ２２が挿入されてい
る。また、再生ゾーンＵの裏面には、後段の減湿装置Ｂ
の再生ゾーンＵの排気管３３に通ずる導入管２５が接続
されており、その直前にヒータ２４が配置されている。
更に、再生ゾーンＵの前面には、ファン２６を備える排
気管２７が配置されている。
【００４３】後段の減湿装置Ｂは、前段の減湿装置Ａと
同様に第１の実施形態で示した減湿装置と同様でもかま
わないが、ここでは図示されるように、保持ケースの仕
切り板により吸着ゾーンＳ及び再生ゾーンＵに加え、冷
却ゾーンＴが画成された構成のロータ１ｂを備える。こ
のロータ１ｂの吸着ゾーンＳの裏面には前段の減湿装置
Ａからの連結管２３が配置され、前面には排気管２８が
配置されている。この排気管２８は分岐しており、その
一方から目的とする低露点の清浄乾燥気体Ｐを取り出
し、他方を分岐管２９として冷却ゾーンＴの裏面に臨ま
せている。また、冷却ゾーンＴの前面には、再生ゾーン
Ｕの前面に向かい、ヒータ３０を備える再生用加熱気体
供給管３１が配置されている。更に、再生ゾーンＵの裏
面には、ファン３２を備え、前段の減湿装置Ａの再生ゾ
ーンＵに通ずる排気管３３が配置されている。
【００４４】尚、ロータ１ａは、第１の実施形態と同様
の吸着剤を有する円弧状セクタを複数接合して構成され
ており、また各接合部には第１の実施形態と同様の断熱
構造が施されている。ロータ１ａで高沸点有機化合物を
吸着するため、ロータ１ｂは、吸着剤としては希土類元
素置換アルミノシリケートであっても良いが、特に希土
類元素置換アルミノシリケートである必要はなく、Ａ型
ゼオライト、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト等のゼオ
ライト、あるいは活性炭、シリカゲル等の吸湿性のある
吸着剤の使用も可能である。
【００４５】このような構成において、処理気体Ｆは導
入管２０を通じて前段の減湿装置Ａの吸着ゾーンＳに導
入され、ロータ１ａに担持された吸着剤により減湿及び
浄化される。この時点で、この清浄乾燥気体の露点温度
は−３５℃程度となる。次いで、清浄乾燥気体はクーラ
２２で冷却された後、後段の減湿装置Ｂの吸着ゾーンＳ
に導入され、更なる減湿及び浄化がなされ、排気管２８
から露点温度が−８０℃程度の低露点の清浄乾燥気体Ｐ
として取り出される。
【００４６】また、後段の減湿装置Ｂでは、低露点の清
浄乾燥気体Ｐの一部が分岐管２９を通じて冷却ゾーンＴ
に送られて冷却用気体として使用されるとともに、その
後ヒータ３０により１３０〜２００℃程度に加熱されて
再生用の加熱気体として再生ゾーンＵに送られ、ロータ
１ｂの吸着剤に吸着した水分やガス状不純物を蒸発させ
て除去する。再生ゾーンＵから排出された再生用気体
は、その後、ファン３２により排気管３３を通じて前段
の減湿装置Ａの再生ゾーンＵに送出される。この後段の
減湿装置Ｂの再生ゾーンＵからの再生用気体は、ヒータ
２４により１３０〜２００℃程度に加熱され、前段の減
湿装置Ａの再生ゾーンＵに導入される。そして、前段の
減湿装置Ａの再生ゾーンＵでは、この高温気体によりロ
ータ１ａの吸着剤に吸着した水分やガス状不純物を蒸発
させて除去し、その排ガスＲ´が排気管２７から排気さ
れる。
【００４７】尚、上記第２の実施形態で記載したよう
に、前段のロータ１ａは通常の減湿装置を作動させてい
る間は上記のような１３０〜２００℃程度の再生用気体
の温度で吸着剤に吸着している水分やガス状不純物（有
機物）を脱離させるが、本発明で使用する吸着剤に吸着
している高沸点有機化合物はこの程度の温度では脱離で
きない。本発明はロータを断熱構造としてあるため、高
沸点有機化合物が吸着剤から脱離する温度に再生用気体
を加熱できる。高沸点有機化合物を吸着剤から脱離する
には、減湿装置の運転状況にもよるが、吸着剤に吸着さ
れて高沸点有機化合物が蓄積された時期（６ヶ月〜２年
程度）を間隔として、再生用気体の温度を２５０℃〜４
００℃程度の温度にして再生気体を１ｍ／ｓ以上の通過
風速で供給することが好ましく、処理時間は６〜１５時
間程度が適当である。
【００４８】
【実施例】以下、実施例及び比較例を挙げて更に説明す
るが、本発明はこれにより何ら制限されるものではな
い。
【００４９】（実施例１：減湿装置）アルミナシリカ
繊維に少量の有機質合成繊維を加えたものを原料にし
て、厚さ０．２ｍｍ、密度０．２５ｇ／ｃｍ3の紙を抄
造する。得られた原紙を波長３．３ｍｍ、波高１．９ｍ
ｍのハニカム状にコルゲート加工し、図２に示したよう
な円弧状のハニカム構造体を成形する。次いで、この円
弧状ハニカム構造体に、Ｌａ含有アルミノシリケート
（組成比：La2O3が６％、Na2Oが３％、Nd2O3が２％、Ce
O3が２％、Pr6O11が２％、Al2O3が２７％、SiO2が５８
％）からなる吸着剤に無機バインダー（シリカゲル）を
加えたスラリーを含浸させて乾燥し、焼成により有機物
を除去して円弧状のセクタ２を得た。
【００５０】次いで、セクタ２を８個接合し、図２に示
すように全体として円筒状のロータ１を作製した。その
際、接合部において、図４に示すように、セクタ２ａ，
２ｂとスポーク３及びリム７との接合面間にコーキング
材８を介在させ、更にスポーク３の端面に窒化珪素板か
らなる遮熱シール１０をネジ止めした。また、リム７に
ついても、図８に示すように、窒化珪素板からなる遮熱
シール１１を取り付けた。
【００５１】そして、図１に示すように、上記のロータ
１を吸着ゾーンＳと再生ゾーンＵとに画成する保持ケー
ス（図示せず）に装着し、１段構成の減湿装置を作製
した。
【００５２】（比較例１：減湿装置）吸着剤としてＬ
ａ含有アルミノシリケートに代えてＡ型ゼオライトを用
い、実施例１と同様にして円弧状のセクタ２を作製し、
更にこのセクタ２を８個接合して円筒状のロータ１を作
製した。尚、接合に際して、セクタ２とスポーク３及び
リム７との接合面間にコーキング材８を介在させたが、
遮蔽シール１１は用いなかった。そして、同様にして吸
着ゾーンＳ及び再生ゾーンＵに画成された１段構成の減
湿装置を作製した。
【００５３】（性能評価−１）上記の減湿装置及び減
湿装置を用い、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン）を１０００ｐｐｂ含有する空気を毎分２０ｍ3の割
合で導入し、連続して処理した。尚、半導体製造過程で
使用される溶剤から発生する代表的な高沸点有機化合物
物として、ＭＥＡ、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳ
Ｏ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、プロピレ
ングリコールモノエチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥ
Ａ）等が挙げられるが、中でもＮＭＰは沸点が２０４℃
と最も高いものである。そして、処理後の清浄乾燥気体
をガスクロマトグラフィーで分析してＮＭＰの除去率を
求めたところ、減湿装置では９９．９％と略完全にＮ
ＭＰが除去されていたのに対し、減湿装置では８０％
と低い値であった。このことから、本発明に従うＬａ含
有アルミノシリケートが高沸点有機化合物に対する高い
吸着性能を有することがわかる。
【００５４】（実施例２：減湿装置）減湿装置のロ
ータ１を前段のロータ１ａとし、図１０に示す２段構成
の減湿装置を作製した。後段のロータ１ｂには、Ｘ型
ゼオライトからなる吸着剤を使用して円弧状セクタ２と
し、これを８個接合したものを用い、図１０に示すよう
な保持ケース１１０に装着して吸着ゾーンＳ、再生ゾー
ンＵ及び冷却ゾーンＴに画成した。また、後段のロータ
１ｂには、断熱構造を施さなかった。
【００５５】（比較例２：減湿装置）減湿装置のロ
ータ１を前段のロータ１ａとし、他は実施例２と同様に
して２段構成の減湿装置を作製した。
【００５６】（性能評価−２）減湿装置のロータ１ａ
の吸着ゾーンＳに、ＭＥＡ、ＤＭＳＯ、ＨＭＤＳ、ＰＧ
ＭＥＡ、ＮＭＰ等の高沸点有機物を１〜２ｐｐｍ含む空
気を風速１〜２ｍ／ｓで導入し、浄化を行った。得られ
た清浄乾燥気体中の高沸点有機物の除去率は、上記の減
湿装置とほぼ同等であった。また、露点温度は−８０
℃であった。
【００５７】また、同様の処理を減湿装置においても
行ったところ、清浄乾燥気体中の高沸点有機物の除去率
は上記の減湿装置とほぼ同等であり、露点温度は−７
５℃であった。
【００５８】このことから、本発明に従う減湿装置によ
れば、有機物が高度に除去されるとともに低露点の清浄
乾燥気体が得られることがわかる。
【００５９】また、減湿装置及び減湿装置を用い、
同様の浄化を６ヶ月間連続（ロータを２４時間連続回
転）して行った。６ヶ月経過後、両減湿装置の前段のロ
ータ１ａに対して３００℃の高温空気を１２時間供給し
て再生した。そして、再生前後のロータ１ａについて、
有機物量、細孔容積、比表面積を測定した。尚、有機物
量は、ロータ１ａから１０ｃｍ角の試料を切り出して粉
砕し、その３０ｍｇを採取して熱示差重量測定装置にて
測定した。また、細孔容積は単位重量（ここでは１ｋ
ｇ）当たりの吸着剤に存在する空孔の容積であり、ロー
タ１ａから試料（２ｍｍ×１０ｍｍの短冊状）を切り出
し、その１ｇを採取して窒素ガスを用いたＢＪＨ(Barre
tt-Joyner-Halenda)法にて測定し、これを１ｋｇ当たり
の値に換算した。また、比表面積は単位重量（ここでは
１ｇ）当たりの吸着剤の表面積であり、ロータ１ａから
試料（２ｍｍ×１０ｍｍの短冊状）を切り出し、その１
ｇを採取して窒素ガスを用いたＢＥＴ法にて測定した。
【００６０】比較のために、同様に６ヶ月間使用したロ
ータ１ａを水洗（ロータをシステムから取り出し、素子
の体積の１５倍の水に５分間浸漬）し、同様に有機物
量、細孔容積、比表面積を測定した。同じく比較のため
に、未使用のロータ１ａについても同様に有機物量、細
孔容積、比表面積を測定した。
【００６１】測定結果を下記の表１に示すが、水洗によ
る再生では有機物が充分に除去されていないのに対し、
高温空気による再生では除去率が向上している。また、
細孔容積については、高温空気による再生では未使用の
ロータ１ａに比べて約８５％まで回復しているのに対
し、水洗による再生では約３４％までしか回復していな
い。また、比表面積については、高温空気による再生で
は未使用のロータ１ａに比べて約９５％まで回復してい
るのに対し、水洗による再生では約３６％までしか回復
していない。このことから、本発明の高温空気による再
生が有効であることがわかる。
【００６２】
【表１】
【００６３】また、処理終了後、減湿装置を分解して
前段のロータ１ａを観察したところ、減湿装置ではセ
クタ接合部のコーキング材の劣化が認められず、本発明
による断熱構造の有意性が確認された。
【００６４】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高沸点有機化合物を含む有機物の除去が可能で、低露点
の清浄乾燥気体が得られるとともに、３００℃を越える
ような高温の気体に対しても十分耐え得る耐熱性を有
し、吸着部に付着した水分及び高沸点有機物を除去し再
生可能な構造を備え、高性能で長寿命の減湿装置及び減
湿方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の減湿装置の第１の実施形態を示す概略
図である。
【図２】本発明の減湿装置に使用される減湿装置のロー
タを示す斜視図である。
【図３】遮熱シールを備えた外周リムによる断熱構造を
示す部分分解斜視図である。
【図４】図２のＸＸ断面部分矢視図であり、セクタ接合
部の断熱構造を示す図である。
【図５】図４の遮蔽シール及びシール装置の周辺部を示
す拡大斜視図である。
【図６】セクタ接合部の断熱構造の他の例を示す、図３
と同様の矢視図である。
【図７】セクタ接合部の断熱構造の他の例を示す、図３
と同様の矢視図である。
【図８】外周リム周辺の断熱構造を示す、図２における
ＹＹ断面矢視図である。
【図９】第１の実施形態における減湿装置の他の例（吸
着ゾーンＳ、再生ゾーンＵ及び冷却ゾーンＴを備える構
成）の全体構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の減湿装置の第２の実施形態を示す概
略図である。
【図１１】従来の減湿装置の保持ケースを含めた全体構
造を示す斜視図である。
【図１２】従来の減湿装置のロータのみを示す斜視図で
ある。
【図１３】従来の減湿装置のセクタ、スポーク及び外周
リムの接合様式を説明するための図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ ロータ ２ セクタ ３ スポーク ４ 基材 ５ ハブ ７ 外周リム ８ コーキング材 ９ 取付板 １０，１１ 遮熱シール １２ アングル部材 １３ ネジ １５ 黒鉛シート １７ 断熱材（珪酸カルシウム板）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒澤 正司 東京都港区芝大門１−１−26 ニチアス 株式会社内 (72)発明者 山下 勝宏 東京都港区芝大門１−１−26 ニチアス 株式会社内 (56)参考文献 特開2000−296309（ＪＰ，Ａ) 特開2001−334120（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−239263（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−71821（ＪＰ，Ａ) 特開2002−28430（ＪＰ，Ａ) 原伸宜、高橋浩，ゼオライト，日本, 講談社，1975年 ２月 １日，初版，61 頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/28 B01J 20/00 - 20/34 ＣＡ（ＳＴＮ)

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 目的空間に、低露点で有機物を除去した
    気体を供給するための減湿装置であって、 親水性ゼオライト中のナトリウムの一部をＬａ、Ｎｄ、
    Ｃｅ、Ｐｒから選ばれた一種または複数種の元素で置換
    したアルミノシリケートからなる吸着剤を担持させた複
    数の円弧状セクタを保持ケースに回転可能に支持し、該
    保持ケースに取付けられた仕切り板により回転域を少な
    くとも吸着ゾーン及び再生ゾーンに画成されるロータ
    と、処理される気体を前記吸着ゾーンに供給する経路
    と、前記吸着ゾーンで処理された気体を目的空間に供給
    する経路と、前記再生ゾーンに再生用気体を供給する経
    路とを備え、前記吸着ゾーンで吸着された水分及び有機
    物を前記再生ゾーンに２５０〜４００℃の高温気体を供
    給して脱離させることを特徴とする減湿装置。
  2. 【請求項２】 前記減湿装置を２台備え、一方の減湿装
    置の吸着ゾーンに処理される気体を導入し、該一方の減
    湿装置の吸着ゾーンを通過した気体を他方の減湿装置の
    吸着ゾーンに導入するように接続し、他方の減湿装置の
    吸着ゾーンを通過した気体を目的空間に供給することを
    特徴とする請求項１記載の減湿装置。
  3. 【請求項３】 一方の減湿装置の吸着ゾーンを通過した
    気体を他方の減湿装置の吸着ゾーンに導入する経路に、
    気体冷却手段を挿入したことを特徴とする請求項２記載
    の減湿装置。
  4. 【請求項４】 処理される気体が、空気、酸素または不
    活性ガスであることを特徴とする請求項１〜３の何れか
    １項に記載の減湿装置。
  5. 【請求項５】 前記減湿装置は、ロータが仕切り板によ
    り吸着ゾーン、再生ゾーン及び冷却ゾーンに画成されて
    いることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載
    の減湿装置。
  6. 【請求項６】 ロータが、内部に多数の小透孔を備える
    ハニカム構造体に吸着剤を担持して構成されていること
    を特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の減湿装
    置。
  7. 【請求項７】 ロータが、ハニカム構造体に吸着剤を担
    持させた円弧状セクタをスポークで連結して構成され、
    各連結部において、スポークの端面に、該端面及び該端
    面の両側に位置する２つの円弧状セクタの接合部を覆う
    遮熱シールが該端面と平行に取着されていることを特徴
    とする請求項６記載の減湿装置。
  8. 【請求項８】 遮熱シールが、窒化珪素板、膨張黒鉛シ
    ートまたは膨張黒鉛シート上に金属板を重ねた積層体で
    あることを特徴とする請求項７記載の減湿装置。
  9. 【請求項９】 吸着剤が、構造式ａＭｘＯｙ・ｂＮａ２
    Ｏ・ｃＡｌ２Ｏ３・ｄＳｉＯ２・ｅＨ２Ｏで表され、か
    つａＭｘＯｙとしてＬａ２Ｏ３，Ｎｄ２Ｏ３，Ｃｅ
    Ｏ３，Ｐｒ６Ｏ１１から選ばれた一種または複数種類の
    ものを含み、ｂＮａ２ＯとしてＮａ２Ｏを５重量％以下
    の割合で含み、ｃＡｌ２Ｏ３としてＡｌ２Ｏ３を１０〜
    ３５重量％の割合で含み、ｄＳｉＯ２としてＳｉＯ２を
    ２０〜８０重量％の割合で含むアルミノシリケートであ
    ることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の
    減湿装置。
  10. 【請求項１０】 処理される気体が、２００℃以上の沸
    点を有する有機物を含むことを特徴とする請求項１〜９
    の何れか１項に記載の減湿装置。
  11. 【請求項１１】 目的空間に、低露点で有機物を除去し
    た気体を供給するための減湿方法であって、 親水性ゼオライト中のナトリウムの一部をＬａ、Ｎｄ、
    Ｃｅ、Ｐｒから選ばれた一種または複数種の元素で置換
    したアルミノシリケートからなる吸着剤を担持させた複
    数の円弧状セクタを保持ケースに回転可能に支持し、該
    保持ケースに取り付けられた仕切り板により回転域を少
    なくとも吸着ゾーン及び再生ゾーンに画成されたロータ
    の前記吸着ゾーンに処理される気体を供給し、前記吸着
    ゾーンで処理された気体を前記目的空間に供給するとと
    もに、前記再生ゾーンに２５０〜４００℃の高温の再生
    用気体を供給して吸着剤に吸着された水分及び有機物を
    脱離させることを特徴とする減湿方法。
  12. 【請求項１２】 前記ロータを２台用い、一方のロータ
    の吸着ゾーンに処理される気体を導入し、該一方のロー
    タの吸着ゾーンを通過した気体を他方のロータの吸着ゾ
    ーンに導入するとともに、他方のロータの吸着ゾーンを
    通過した気体を目的空間に供給することを特徴とする請
    求項１１に記載の減湿方法。
  13. 【請求項１３】 他方のロータの吸着ゾーンを通過した
    気体の一部を目的空間に供給するとともに、残部を加熱
    して一方のロータの再生ゾーンに供給することを特徴と
    する請求項１１または１２に記載の減湿方法。
  14. 【請求項１４】 処理される気体が、空気、酸素または
    不活性ガスであることを特徴とする請求項１１〜１３の
    何れか１項に記載の減湿方法。
  15. 【請求項１５】 処理される気体が、２００℃以上の沸
    点を有する有機物を含むことを特徴とする請求項１１〜
    １４の何れか１項に記載の減湿方法。
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