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産業ガス

ヘリウム(He)

ヘリウムの用途

ヘリウムは、不活性であること、軽い物質であること、そして沸点がもっとも低い物質であるなどの特性を生かした産業ガスです。ヘリウムの用途は、ガス体で使用するヘリウムガスと、液体で使用する液化ヘリウムに大分されます。

ヘリウムガスの用途は、不活性であることや軽い物質であること熱伝導性が高いといった特性が生かされています。ヘリウムガスというと風船や声が変わるヘリウムボイスを思い浮かべる方も多いと思いますが、これらはごくごく一部に過ぎません。工業用として大量にヘリウムを使用しているのが、光ファイバー半導体の製造現場です。
光ファイバーは、原料となるガラスを焼成する際の雰囲気制御用としてヘリウムを使っています。透明で均一なファイバーを生成するため、不純物の少ない状況でガラスを焼成しなければなりません。酸素と水素による酸水素炎バーナーで焼成しますが、不活性で軽いヘリウムが焼成時の雰囲気ガスとして必要なのです。また、半導体製造プロセスでは、熱処理炉のチャンバー熱置換用ガスとして使われています。半導体デバイスは、基板となるシリコンウェハー上に、様々な熱処理を幾度も施しながら製造していきます。熱処理を終えたシリコンウェハーは、一旦冷却してから次のプロセスに送られます。このとき、できるだけ早く冷却した方が、次のプロセスにスピーディに送れます。そこでヘリウムがプロセス後のチャンバーに吹き込まれ、ウェハーに残った熱をすばやく奪い去ります。

液化ヘリウムは、沸点が最も低い物質という特性を生かしたものであり、代表的な用途に超電導マグネットの冷却剤があります。超電導とは、電気抵抗がゼロになる物理現象のことで、超電導状態を利用して高磁場を発生させる「超電導マグネット」として応用されています。マグネットを構成する材料を超電導状態とするためには、絶対零度近傍にまでマグネットを冷却しなければなりません。液化ヘリウムの沸点はマイナス273℃、超電導マグネットには欠かせない冷却剤なのです。超電導マグネットは、病気や怪我の画像診断に活躍する医療用MRI診断装置に使われています。エア・ウォーターでは、こうしたMRI装置の安定稼動を支えるトランスファーサービスを展開しています。

医療(MRI装置)
半導体・エレクトロニクス

ヘリウムの物性

化学式 He 比重 0.14 (空気=1)
分子量 4.00 沸点 -268.9 ℃ (1 atm)
外観/物性 無色・無臭/不燃性 融点 -272.2 ℃ (1 atm)

ヘリウムの製造方法

天然ガス(地下埋蔵)の分離・精製

ヘリウムは大気中にはごくわずかしか含まれておらず、工業的な生産は、地中の天然ガス田からの分離・精製に寄っています。また、すべての天然ガス田から抽出可能というわけではなく、米国、中東、アフリカ、ロシアの一部の天然ガス田にしかヘリウム成分は含まれていません。日本は必要量の全量を海外からの輸入で賄っているのが実情で、ヘリウムは代替の利かない天然希少資源なのです。
一方で、ヘリウムは超電導や半導体といった先端産業に多くの需要を持っています。分析や研究にも不可欠で、科学技術の進展とともに需要が拡大するガスでもあります。今後もアジアをはじめ世界中でヘリウムの需要拡大が予想される中、日本への安定供給、調達ルートの確保が重要な課題となっているのです。

ヘリウムの供給方法

シリンダー供給 ガストレーラー供給

ヘリウムアプリケーション/ヘリウム関連システム

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