JP2013091819A

JP2013091819A - Electrolytic apparatus

Info

Publication number: JP2013091819A
Application number: JP2011233254A
Authority: JP
Inventors: Makoto Motomiya; 誠本宮; Osamu Yoshimoto; 修吉本; Yoshio Hatsushiro; 善夫初代
Original assignee: Toyo Tanso Co Ltd
Current assignee: Toyo Tanso Co Ltd
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2013-05-16

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolytic apparatus that reduces a frequency of maintenance and prevents malfunction from occurring.SOLUTION: The electrolytic apparatus 10 includes an electrolytic tank 11. The electrolytic tank 11 houses an electrolytic bath 12 containing hydrogen fluoride (HF). The HF in the form of gas is supplied from a supply port 18d of an HF supply pipe 18a to a space SP formed above the electrolytic bath 12 in the electrolytic tank 11. When the HF is supplied from the HF supply pipe 18a, a pressure in the space SP in the electrolytic tank 11 is controlled to be higher than a steam pressure of the HF by a control part 23.

Description

本発明は、電解槽を備えた電解装置に関する。 The present invention relates to an electrolysis apparatus provided with an electrolytic cell.

従来、半導体の製造工程等において、材料の洗浄および表面改質等の種々の用途でフッ素ガスが用いられている。この場合、フッ素ガス自体が用いられることもあり、フッ素ガスを基に合成されたＮＦ３（三フッ化窒素）ガス、ＮｅＦ（フッ化ネオン）ガスおよびＡｒＦ（フッ化アルゴン）ガス等の種々のフッ素系ガスが用いられることもある。 Conventionally, fluorine gas has been used in various applications such as material cleaning and surface modification in semiconductor manufacturing processes and the like. In this case, the fluorine gas itself may be used, and various fluorine such as NF3 (nitrogen trifluoride) gas, NeF (neon fluoride) gas, and ArF (argon fluoride) gas synthesized based on the fluorine gas may be used. A system gas may be used.

フッ素ガスを安定に供給するために、通常、ＨＦ（フッ化水素）を電気分解してフッ素ガスを発生する電解装置が用いられる。このような電解装置では、例えば、電解槽内にＫＦ・２ＨＦ（カリウム−フッ化水素）系の混合溶融塩からなる電解浴が形成される。電解槽内の電解浴が電気分解されることによりフッ素ガスが発生される。 In order to stably supply the fluorine gas, an electrolysis apparatus that normally generates fluorine gas by electrolyzing HF (hydrogen fluoride) is used. In such an electrolytic device, for example, an electrolytic bath made of a mixed molten salt of KF · 2HF (potassium-hydrogen fluoride) is formed in the electrolytic cell. Fluorine gas is generated by electrolysis of the electrolytic bath in the electrolytic cell.

特許文献１に記載されたフッ素ガス発生装置は、電解槽および上蓋を備える。上蓋にはＨＦ導入口が設けられる。電解槽には、加熱および溶融することにより電解浴となる粉体状の酸性フッ化カリウム（ＫＦ・ＨＦ）が充填される。ＨＦ供給ラインが加熱され、所定量の気体状の無水フッ化水素がＨＦ導入口に供給される。これにより、先に充填されたＫＦ・ＨＦ中にＨＦ導入口から気体状の無水フッ化水素（ＨＦ）が気泡として吹き出される。その結果、電解槽に溶融ＫＦ・２ＨＦ浴が得られる。 The fluorine gas generator described in Patent Document 1 includes an electrolytic cell and an upper lid. The upper lid is provided with an HF inlet. The electrolytic bath is filled with powdered acidic potassium fluoride (KF · HF) that becomes an electrolytic bath by heating and melting. The HF supply line is heated, and a predetermined amount of gaseous anhydrous hydrogen fluoride is supplied to the HF inlet. As a result, gaseous anhydrous hydrogen fluoride (HF) is blown out as bubbles from the HF inlet into the previously filled KF / HF. As a result, a molten KF · 2HF bath is obtained in the electrolytic cell.

特開２００２−３３９０９０号公報JP 2002-339090 A

特許文献１には、図示されていないが、一般にＨＦ導入口を通して上蓋を貫通するように金属製のＨＦ供給管が設けられる。ＨＦ供給管の下端部は、電解槽内の電解浴中に挿入される。それにより、ＨＦ供給管の下端開口からＨＦの気泡が電解浴中に吐出される。 Although not shown in Patent Document 1, a metal HF supply pipe is generally provided so as to penetrate the upper lid through the HF inlet. The lower end of the HF supply pipe is inserted into an electrolytic bath in the electrolytic cell. Thereby, HF bubbles are discharged from the lower end opening of the HF supply pipe into the electrolytic bath.

しかしながら、長期間にわたってフッ素ガス発生装置を使用すると、電解浴中に挿入される金属製のＨＦ供給管の先端部に腐食が発生する。ＨＦ供給管の腐食が進行すると、腐食物がＨＦ供給管内に堆積し、ＨＦ供給管が腐食物により閉塞されることがある。腐食物が電解浴中に溶解することもある。 However, when the fluorine gas generator is used for a long period of time, corrosion occurs at the tip of the metal HF supply pipe inserted into the electrolytic bath. When the corrosion of the HF supply pipe proceeds, the corrosive substance accumulates in the HF supply pipe, and the HF supply pipe may be blocked by the corrosive substance. Corrosives may dissolve in the electrolytic bath.

また、ＨＦの供給の停止時にＨＦ供給管内に電解浴が吸い上げられることがある。この場合、ＨＦ供給管内で電解浴の液面よりも上方に一部の電解浴が付着する。ＨＦ供給管に付着した電解浴には、電解槽内で加熱および保温されている電解浴の温度が十分に伝達されない。そのため、ＨＦ供給管に付着した電解浴が冷却されることにより凝固する。その結果、ＨＦ供給管が凝固した電解浴により閉塞されることがある。 Further, the electrolytic bath may be sucked into the HF supply pipe when the supply of HF is stopped. In this case, a part of the electrolytic bath adheres above the liquid level of the electrolytic bath in the HF supply pipe. The temperature of the electrolytic bath heated and kept in the electrolytic bath is not sufficiently transmitted to the electrolytic bath attached to the HF supply pipe. Therefore, the electrolytic bath attached to the HF supply pipe is solidified by being cooled. As a result, the HF supply pipe may be blocked by the solidified electrolytic bath.

これらの結果、電解装置のメンテナンスの頻度が増加するとともに、電解装置の動作不良が発生する場合がある。 As a result, the frequency of maintenance of the electrolyzer may increase, and malfunction of the electrolyzer may occur.

本発明の目的は、メンテナンスの頻度が低減されるとともに動作不良の発生が防止された電解装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an electrolysis apparatus in which the frequency of maintenance is reduced and the occurrence of malfunction is prevented.

（１）第１の発明に係る電解装置は、化合物を電気分解する電解装置であって、化合物を含む電解浴を収容する電解槽と、電解槽内で電解浴の上部に形成される空間に気体状の化合物を供給するように電解槽に設けられる化合物供給系と、化合物供給系からの化合物の供給時に、電解槽内の空間の圧力を化合物の蒸気圧よりも高く制御する圧力制御手段とを備えるものである。 (1) An electrolysis apparatus according to a first aspect of the present invention is an electrolysis apparatus for electrolyzing a compound, in an electrolysis tank that houses an electrolysis bath containing the compound, and in a space formed above the electrolysis bath in the electrolysis tank. A compound supply system provided in the electrolytic cell to supply a gaseous compound, and a pressure control means for controlling the pressure in the space in the electrolytic cell to be higher than the vapor pressure of the compound when the compound is supplied from the compound supply system; Is provided.

この電解装置においては、化合物を含む電解浴が電解槽に収容される。電解槽内で電解浴の上部に形成される空間に化合物供給系により気体状の化合物が供給される。化合物供給系からの化合物の供給時には、電解槽内の空間の圧力が圧力制御手段により化合物の蒸気圧よりも高く制御される。 In this electrolytic apparatus, an electrolytic bath containing a compound is accommodated in an electrolytic cell. A gaseous compound is supplied by a compound supply system into a space formed in the upper part of the electrolytic bath in the electrolytic bath. When the compound is supplied from the compound supply system, the pressure in the space in the electrolytic cell is controlled to be higher than the vapor pressure of the compound by the pressure control means.

この場合、電解槽内の空間の圧力が化合物の蒸気圧よりも高いので、電解槽内の空間内に供給される気体状の化合物が液化されやすくなる。それにより、電解槽内の電解浴に化合物が効率よく吸収される。また、化合物供給系は、電解槽内の電解浴の上部の空間に気体状の化合物を供給するように設けられるので、電解浴に接触しない。そのため、化合物供給系の部分が電解浴に接触することによる腐食が発生しない。また、電解浴が化合物供給系の部分に付着することによる凝固が発生しない。それにより、化合物供給系の閉塞の発生が防止される。その結果、電解装置のメンテナンスの頻度を低減することが可能となるとともに、電解装置の動作不良の発生が防止される。 In this case, since the pressure in the space in the electrolytic cell is higher than the vapor pressure of the compound, the gaseous compound supplied into the space in the electrolytic cell is easily liquefied. Thereby, the compound is efficiently absorbed in the electrolytic bath in the electrolytic cell. Moreover, since the compound supply system is provided so as to supply a gaseous compound to the space above the electrolytic bath in the electrolytic bath, it does not contact the electrolytic bath. Therefore, corrosion due to the part of the compound supply system coming into contact with the electrolytic bath does not occur. Further, coagulation due to the electrolytic bath adhering to the part of the compound supply system does not occur. Thereby, the occurrence of clogging of the compound supply system is prevented. As a result, it is possible to reduce the frequency of maintenance of the electrolyzer and to prevent malfunction of the electrolyzer.

（２）化合物供給系は、電解槽内の電解浴の液面よりも上方に位置するように配置された化合物供給口を有する化合物供給管と、化合物供給管の温度を調整する温度調整手段とを含み、圧力制御手段は、化合物供給系からの化合物の供給時に化合物供給管内の圧力を電解槽内の空間の圧力よりも高くなるように化合物供給管内の圧力を制御するように構成され、温度調整手段は、化合物供給管内の化合物が気体状を維持するように化合物供給管の温度を調整してもよい。 (2) The compound supply system includes a compound supply pipe having a compound supply port disposed so as to be positioned above the liquid level of the electrolytic bath in the electrolytic cell, and temperature adjusting means for adjusting the temperature of the compound supply pipe; And the pressure control means is configured to control the pressure in the compound supply pipe so that the pressure in the compound supply pipe becomes higher than the pressure in the space in the electrolytic cell when the compound is supplied from the compound supply system. The adjusting means may adjust the temperature of the compound supply pipe so that the compound in the compound supply pipe is maintained in a gaseous state.

この場合、化合物供給系からの化合物の供給時に、化合物供給管内の圧力が電解槽内の空間の圧力よりも高くなるように化合物供給管内の圧力が制御される。また、化合物供給管内の化合物が気体状を維持するように化合物供給管の温度が調整される。これにより、気体状の化合物を化合物供給管から電解槽内の空間に確実に供給することができる。 In this case, when the compound is supplied from the compound supply system, the pressure in the compound supply pipe is controlled so that the pressure in the compound supply pipe becomes higher than the pressure in the space in the electrolytic cell. Further, the temperature of the compound supply pipe is adjusted so that the compound in the compound supply pipe is maintained in a gaseous state. Thereby, a gaseous compound can be reliably supplied to the space in an electrolytic vessel from a compound supply pipe.

（３）第２の発明に係る電解装置は、化合物を電気分解する電解装置であって、化合物を含む電解浴を収容する電解槽と、電解槽内で電解浴の上部に形成される空間に液体状の化合物を供給するように電解槽に設けられる化合物供給系とを備えるものである。 (3) An electrolysis apparatus according to a second invention is an electrolysis apparatus for electrolyzing a compound, in an electrolysis tank that houses an electrolysis bath containing the compound, and in a space formed above the electrolysis bath in the electrolysis tank. And a compound supply system provided in the electrolytic cell so as to supply a liquid compound.

この電解装置においては、化合物を含む電解浴が電解槽に収容される。電解槽内で電解浴の上部に形成される空間に化合物供給系により液体状の化合物が供給される。それにより、電解槽内の電解浴に化合物が効率よく吸収される。また、化合物供給系は、電解槽内の電解浴の上部の空間に液体状の化合物を供給するように設けられるので、電解浴に接触しない。そのため、化合物供給系の部分が電解浴に接触することによる腐食が発生しない。また、電解浴が化合物供給系の部分に付着することによる凝固が発生しない。それにより、化合物供給系の閉塞の発生が防止される。その結果、電解装置のメンテナンスの頻度を低減することが可能となるとともに、電解装置の動作不良の発生が防止される。 In this electrolytic apparatus, an electrolytic bath containing a compound is accommodated in an electrolytic cell. A liquid compound is supplied into the space formed in the upper part of the electrolytic bath in the electrolytic bath by the compound supply system. Thereby, the compound is efficiently absorbed in the electrolytic bath in the electrolytic cell. Moreover, since the compound supply system is provided so as to supply the liquid compound to the space above the electrolytic bath in the electrolytic bath, it does not contact the electrolytic bath. Therefore, corrosion due to the part of the compound supply system coming into contact with the electrolytic bath does not occur. Further, coagulation due to the electrolytic bath adhering to the part of the compound supply system does not occur. Thereby, the occurrence of clogging of the compound supply system is prevented. As a result, it is possible to reduce the frequency of maintenance of the electrolyzer and to prevent malfunction of the electrolyzer.

（４）化合物供給系は、気体状の化合物を冷却することにより液体状の化合物を生成する冷却手段を含んでもよい。この場合、気体状の化合物を電解槽に供給する際に液体状の化合物を容易に生成することができる。 (4) The compound supply system may include a cooling unit that generates a liquid compound by cooling the gaseous compound. In this case, the liquid compound can be easily generated when the gaseous compound is supplied to the electrolytic cell.

（５）電解装置は、化合物供給系からの化合物の供給時に、電解槽内の空間の圧力を化合物の蒸気圧よりも高く制御する圧力制御手段をさらに備えてもよい。 (5) The electrolysis apparatus may further include pressure control means for controlling the pressure in the space in the electrolytic cell to be higher than the vapor pressure of the compound when the compound is supplied from the compound supply system.

この場合、電解槽内の空間の圧力が化合物の蒸気圧よりも高く制御されるので、電解槽内の空間に供給される液体状の化合物が気化することが防止される。それにより、電解槽内の電解浴に化合物が効率よく吸収される。 In this case, since the pressure in the space in the electrolytic cell is controlled to be higher than the vapor pressure of the compound, the liquid compound supplied to the space in the electrolytic cell is prevented from being vaporized. Thereby, the compound is efficiently absorbed in the electrolytic bath in the electrolytic cell.

（６）圧力制御手段は、電解槽内の電解浴の温度を検出する温度検出手段と、電解槽内の空間の圧力検出する圧力検出手段と、電解槽内の圧力を調整する圧力調整手段と、化合物の温度と蒸気圧との関係、温度検出手段により検出される温度および圧力検出手段により検出される圧力に基づいて、電解槽内の空間の圧力が化合物の蒸気圧よりも高くなるように圧力調整手段を制御する制御部とを含んでもよい。 (6) The pressure control means includes temperature detecting means for detecting the temperature of the electrolytic bath in the electrolytic cell, pressure detecting means for detecting the pressure in the space in the electrolytic cell, and pressure adjusting means for adjusting the pressure in the electrolytic cell; Based on the relationship between the temperature of the compound and the vapor pressure, the temperature detected by the temperature detection means, and the pressure detected by the pressure detection means, the pressure in the space in the electrolytic cell is higher than the vapor pressure of the compound. And a control unit that controls the pressure adjusting means.

この場合、化合物の温度と蒸気圧との関係および温度検出手段により検出される温度に基づいて化合物の蒸気圧が検出される。また、圧力検出手段により電解槽内の空間の圧力が検出される。これにより、制御部は、電解槽内の空間の圧力が確実に化合物の蒸気圧よりも高くなるように圧力調整手段を制御することができる。 In this case, the vapor pressure of the compound is detected based on the relationship between the temperature of the compound and the vapor pressure and the temperature detected by the temperature detection means. Further, the pressure in the space in the electrolytic cell is detected by the pressure detection means. Thereby, the control part can control a pressure adjustment means so that the pressure of the space in an electrolytic cell may become higher than the vapor pressure of a compound reliably.

（７）圧力調整手段は、電解槽の空間内の気体を排出する気体排出系と、気体排出系を開閉する第１の開閉手段とを含み、制御部は、電解槽内の空間の圧力が化合物の蒸気圧よりも高くなるように第１の開閉手段の開閉を制御してもよい。 (7) The pressure adjusting means includes a gas discharge system that discharges the gas in the space of the electrolytic cell, and a first opening / closing means that opens and closes the gas discharge system, and the control unit controls the pressure in the space in the electrolytic cell. The opening / closing of the first opening / closing means may be controlled so as to be higher than the vapor pressure of the compound.

この場合、電解槽内の空間の圧力が化合物の蒸気圧以下になると、気体排出系の第１の開閉手段を閉状態にすることにより電解槽の空間内の気体を排出することができる。それにより、電解槽内の空間の圧力を化合物の蒸気圧よりも高くすることができる。 In this case, when the pressure in the space in the electrolytic cell becomes equal to or lower than the vapor pressure of the compound, the gas in the space in the electrolytic cell can be discharged by closing the first opening / closing means of the gas discharge system. Thereby, the pressure in the space in the electrolytic cell can be made higher than the vapor pressure of the compound.

（８）電解装置は、電解槽に収容される電解浴の液面が予め定められた高さよりも上昇しないように電解浴の液面を制御する液面制御手段をさらに備えてもよい。 (8) The electrolysis apparatus may further include a liquid level control means for controlling the liquid level of the electrolytic bath so that the liquid level of the electrolytic bath accommodated in the electrolytic cell does not rise above a predetermined height.

この場合、電解槽内で電解浴の上部に空間を確実に形成することができるとともに、化合物供給系が電解浴に接触することを確実に防止することができる。 In this case, a space can be reliably formed in the upper part of the electrolytic bath in the electrolytic bath, and the compound supply system can be reliably prevented from coming into contact with the electrolytic bath.

本発明によれば、電解装置のメンテナンスの頻度が低減されるとともに、電解装置の動作不良の発生を防止することができる。 According to the present invention, the frequency of maintenance of the electrolyzer can be reduced and the occurrence of malfunction of the electrolyzer can be prevented.

第１の実施の形態に係る電解装置の模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of an electrolysis apparatus according to a first embodiment. 電解浴であるＫＦ・２ＨＦの蒸気圧と温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the vapor pressure of KF * 2HF which is an electrolytic bath, and temperature. 制御部による自動弁の制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control process of the automatic valve by a control part. 第２の実施の形態に係る電解装置の模式的断面図である。It is a typical sectional view of an electrolysis device concerning a 2nd embodiment.

［１］第１の実施の形態
以下、第１の実施の形態に係る電解装置について図面を参照しながら説明する。 [1] First Embodiment Hereinafter, an electrolysis apparatus according to a first embodiment will be described with reference to the drawings.

（１）電解装置の構成
図１は、第１の実施の形態に係る電解装置の模式的断面図である。図１の電解装置１０は、フッ素ガスを発生する気体発生装置である。図１に示すように、電解装置１０は電解槽１１を備える。電解槽１１は電解槽本体１１ａ、上部蓋体１１ｂおよび絶縁部材１１ｃにより構成される。 (1) Configuration of Electrolyzer FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the electrolyzer according to the first embodiment. The electrolyzer 10 of FIG. 1 is a gas generator that generates fluorine gas. As shown in FIG. 1, the electrolysis apparatus 10 includes an electrolytic cell 11. The electrolytic cell 11 includes an electrolytic cell main body 11a, an upper lid 11b, and an insulating member 11c.

電解槽本体１１ａおよび上部蓋体１１ｂは、例えばＮｉ（ニッケル）、モネル、純鉄もしくはステンレス鋼等の金属または合金により形成される。 The electrolytic cell main body 11a and the upper lid body 11b are made of a metal or alloy such as Ni (nickel), monel, pure iron or stainless steel.

電解槽本体１１ａは、底面部および４つの側面部を有し、上部に開口を有する。絶縁部材１１ｃは、側面部の上端面に沿って設けられる。絶縁部材１１ｃは、樹脂等の絶縁材料により形成される。電解槽本体１１ａの開口を閉塞するように、絶縁部材１１ｃ上に上部蓋体１１ｂが配置される。それにより、電解槽本体１１ａと上部蓋体１１ｂとが絶縁部材１１ｃにより互いに電気的に絶縁される。 The electrolytic cell main body 11a has a bottom surface portion and four side surface portions, and has an opening at the top. The insulating member 11c is provided along the upper end surface of the side surface portion. The insulating member 11c is formed of an insulating material such as resin. An upper lid 11b is disposed on the insulating member 11c so as to close the opening of the electrolytic cell main body 11a. Thereby, the electrolytic cell main body 11a and the upper lid body 11b are electrically insulated from each other by the insulating member 11c.

電解槽１１内には、ＫＦ・２ＨＦ（フッ化カリウム−フッ化水素）系混合溶融塩からなる電解浴１２が形成される。電解槽本体１１ａの内部には、電解浴１２の液面を検出する下限液面センサ２０ａおよび上限液面センサ２０ｂが設けられる。下限液面センサ２０ａおよび上限液面センサ２０ｂは、液面の検出結果を示す検出信号を出力する。下限液面センサ２０ａにより検出される電解浴１２の液面の高さを下限液面高さＨ１と呼ぶ。上限液面センサ２０ｂにより検出される電解浴１２の液面の高さを上限液面高さＨ２と呼ぶ。上限液面高さＨ２は下限液面高さＨ１よりも高い。後述するように、電解浴１２の液面は下限液面高さＨ１と上限液面高さＨ２との間で変化するように調整される。それにより、電解槽１１内の電解浴１２の上面と上部蓋体１１ｂとの間に空間ＳＰが形成される。 An electrolytic bath 12 made of KF · 2HF (potassium fluoride-hydrogen fluoride) mixed molten salt is formed in the electrolytic cell 11. Inside the electrolytic cell main body 11a, a lower limit liquid level sensor 20a and an upper limit liquid level sensor 20b for detecting the liquid level of the electrolytic bath 12 are provided. The lower limit liquid level sensor 20a and the upper limit liquid level sensor 20b output a detection signal indicating the detection result of the liquid level. The height of the liquid level of the electrolytic bath 12 detected by the lower limit liquid level sensor 20a is referred to as the lower limit liquid level height H1. The liquid level height of the electrolytic bath 12 detected by the upper limit liquid level sensor 20b is referred to as an upper limit liquid level height H2. The upper limit liquid level height H2 is higher than the lower limit liquid level height H1. As will be described later, the liquid level of the electrolytic bath 12 is adjusted so as to change between the lower limit liquid level height H1 and the upper limit liquid level height H2. Thereby, a space SP is formed between the upper surface of the electrolytic bath 12 in the electrolytic cell 11 and the upper lid 11b.

上部蓋体１１ｂの下面に円筒状の隔壁１３が上部蓋体１１ｂと一体的に設けられる。隔壁１３は、例えばＮｉまたはモネルからなる。隔壁１３の下端部は電解浴１２に浸漬するように形成される。それにより、電解槽１１内において、隔壁１３の内側に陽極室１４ａが形成され、隔壁１３の外側に陰極室１４ｂが形成される。 A cylindrical partition wall 13 is provided integrally with the upper lid body 11b on the lower surface of the upper lid body 11b. The partition wall 13 is made of, for example, Ni or Monel. The lower end of the partition wall 13 is formed so as to be immersed in the electrolytic bath 12. Thus, in the electrolytic cell 11, an anode chamber 14 a is formed inside the partition wall 13, and a cathode chamber 14 b is formed outside the partition wall 13.

陽極室１４ａ内で電解浴１２に浸漬するように陽極１５ａが配置される。陽極１５ａの材料としては、例えば低分極性炭素電極を用いることが好ましい。電解槽本体１１ａの内面には、陰極１５ｂが形成される。陰極１５ｂの材料としては、例えばＮｉを用いることが好ましい。 An anode 15a is disposed so as to be immersed in the electrolytic bath 12 in the anode chamber 14a. As a material of the anode 15a, for example, a low polarizable carbon electrode is preferably used. A cathode 15b is formed on the inner surface of the electrolytic cell main body 11a. For example, Ni is preferably used as the material of the cathode 15b.

ＨＦを供給するためのＨＦ供給管１８ａが上部蓋体１１ｂを貫通するように設けられる。本実施の形態では、ＨＦ供給管１８ａの一端（下端）は、陰極室１４ｂ内に位置する。ＨＦ供給管１８ａの他端はＨＦ供給源５０に接続される。ＨＦ供給管１８ａは温度調整用ヒータ１８ｂで覆われる。また、ＨＦ供給管１８ａには、供給されるＨＦの温度を検出する温度センサ１８ｃおよびＨＦ供給管１８ａ内の圧力を検出する圧力センサＰ２が設けられる。ＨＦ供給管１８ａには自動弁ｖ１が介挿されている。ＨＦ供給管１８ａの下端は、ＨＦの供給口１８ｄとして電解槽１１の内部において開口している。ＨＦ供給管１８ａの供給口１８ｄは、上限液面高さＨ２よりも高い位置に設けられる。これにより、ＨＦ供給管１８ａは電解浴１２の上限液面高さＨ２よりも高い位置から電解浴１２にＨＦを供給する。 An HF supply pipe 18a for supplying HF is provided so as to penetrate the upper lid 11b. In the present embodiment, one end (lower end) of the HF supply pipe 18a is located in the cathode chamber 14b. The other end of the HF supply pipe 18 a is connected to the HF supply source 50. The HF supply pipe 18a is covered with a temperature adjusting heater 18b. The HF supply pipe 18a is provided with a temperature sensor 18c for detecting the temperature of the supplied HF and a pressure sensor P2 for detecting the pressure in the HF supply pipe 18a. An automatic valve v1 is inserted in the HF supply pipe 18a. The lower end of the HF supply pipe 18a is opened inside the electrolytic cell 11 as an HF supply port 18d. The supply port 18d of the HF supply pipe 18a is provided at a position higher than the upper limit liquid level height H2. Accordingly, the HF supply pipe 18a supplies HF to the electrolytic bath 12 from a position higher than the upper limit liquid level height H2 of the electrolytic bath 12.

温度センサ１８ｃにより検出される温度がＨＦの沸点より高くなるように、ＨＦ供給管１８ａが温度調整用ヒータ１８ｂにより加熱される。これにより、ＨＦ供給管１８ａでＨＦが液化することが防止される。なお、１気圧におけるＨＦの融点は−８４℃であり、１気圧におけるＨＦの沸点は１９．５４℃である。電解浴１２の液面が下限液面センサ２０ａにより検出された場合、自動弁ｖ１が開放される。これにより、ＨＦ供給管１８ａを通して電解槽１１内の空間ＳＰに気体状のＨＦが供給される。本実施の形態においては、ＨＦは陰極室１４ｂ内に供給される。 The HF supply pipe 18a is heated by the temperature adjusting heater 18b so that the temperature detected by the temperature sensor 18c is higher than the boiling point of HF. This prevents HF from liquefying in the HF supply pipe 18a. The melting point of HF at 1 atm is −84 ° C., and the boiling point of HF at 1 atm is 19.54 ° C. When the liquid level of the electrolytic bath 12 is detected by the lower limit liquid level sensor 20a, the automatic valve v1 is opened. Thereby, gaseous HF is supplied to the space SP in the electrolytic cell 11 through the HF supply pipe 18a. In the present embodiment, HF is supplied into the cathode chamber 14b.

この電解装置１０は、制御部２３を備える。制御部２３により陽極１５ａと陰極１５ｂとの間に電圧が印加される。それにより、電解槽１１内の電解浴１２が電気分解される。それにより、陽極室１４ａにおいて主にフッ素ガスが発生する。また、陰極室１４ｂにおいて主に水素ガスが発生する。 The electrolysis device 10 includes a control unit 23. The controller 23 applies a voltage between the anode 15a and the cathode 15b. Thereby, the electrolytic bath 12 in the electrolytic cell 11 is electrolyzed. Thereby, fluorine gas is mainly generated in the anode chamber 14a. Further, hydrogen gas is mainly generated in the cathode chamber 14b.

上部蓋体１１ｂには、ガス排出口１６ａ，１６ｂが設けられる。ガス排出口１６ａには排気管１７ａが接続され、ガス排出口１６ｂには排気管１７ｂが接続される。ガス排出口１６ａは陽極室１４ａに連通し、ガス排出口１６ｂは陰極室１４ｂに連通する。排気管１７ａ，１７ｂには、それぞれ自動弁ｖ２，ｖ３が介挿される。自動弁ｖ２が開放されている場合、陽極室１４ａで発生される気体は、ガス排出口１６ａから排気管１７ａを通して排出される。また、自動弁ｖ３が開放されている場合、陰極室１４ｂで発生する気体はガス排出口１６ｂから排気管１７ｂを通して排出される。 Gas discharge ports 16a and 16b are provided in the upper lid 11b. An exhaust pipe 17a is connected to the gas exhaust port 16a, and an exhaust pipe 17b is connected to the gas exhaust port 16b. The gas discharge port 16a communicates with the anode chamber 14a, and the gas discharge port 16b communicates with the cathode chamber 14b. Automatic valves v2 and v3 are inserted in the exhaust pipes 17a and 17b, respectively. When the automatic valve v2 is opened, the gas generated in the anode chamber 14a is discharged from the gas discharge port 16a through the exhaust pipe 17a. Further, when the automatic valve v3 is opened, the gas generated in the cathode chamber 14b is discharged from the gas discharge port 16b through the exhaust pipe 17b.

電解装置１０には、電解槽本体１１ａ内の電解浴１２の温度を検出する温度センサ２２が設けられる。本実施の形態では、温度センサ２２は、熱電対からなる。また、電解装置の陰極室１４ｂには、圧力センサＰ１が設けられる。圧力センサＰ１により、陰極室１４ｂ内の圧力が検出される。 The electrolysis apparatus 10 is provided with a temperature sensor 22 that detects the temperature of the electrolytic bath 12 in the electrolytic cell main body 11a. In the present embodiment, the temperature sensor 22 is a thermocouple. A pressure sensor P1 is provided in the cathode chamber 14b of the electrolysis apparatus. The pressure in the cathode chamber 14b is detected by the pressure sensor P1.

温度センサ１８ｃ，２２により検出される温度は制御部２３に与えられる。また、圧力センサＰ１，Ｐ２により検出される圧力は制御部２３に与えられる。さらに、下限液面センサ２０ａおよび上限液面センサ２０ｂからの検出信号は、制御部２３に与えられる。制御部２３は、下限液面センサ２０ａおよび上限液面センサ２０ｂからの検出信号、温度センサ２２により検出される温度および圧力センサＰ１により検出される圧力に基づいて自動弁ｖ１〜ｖ３の開閉を制御する。これにより、電解浴１２の液面が下限液面高さＨ１まで低下した場合、ＨＦが電解槽１１に供給される。また、電解浴１２の液面が上限液面高さＨ２まで上昇した場合、ＨＦの供給が停止される。 The temperature detected by the temperature sensors 18 c and 22 is given to the control unit 23. The pressure detected by the pressure sensors P1, P2 is given to the control unit 23. Further, detection signals from the lower limit liquid level sensor 20 a and the upper limit liquid level sensor 20 b are given to the control unit 23. The control unit 23 controls the opening and closing of the automatic valves v1 to v3 based on detection signals from the lower limit liquid level sensor 20a and the upper limit liquid level sensor 20b, the temperature detected by the temperature sensor 22, and the pressure detected by the pressure sensor P1. To do. Thereby, when the liquid level of the electrolytic bath 12 is lowered to the lower limit liquid level height H1, HF is supplied to the electrolytic cell 11. When the liquid level of the electrolytic bath 12 rises to the upper limit liquid level height H2, the supply of HF is stopped.

ＨＦの供給の際には、圧力センサＰ２により検出される圧力が圧力センサＰ１により検出される圧力よりも大きくなるように、ＨＦ供給源５０からＨＦ供給管１８ａに供給されるＨＦの圧力が設定される。また、制御部２３は、温度センサ１８ｃにより検出される温度および圧力センサＰ２により検出される圧力に基づいてＨＦ供給管１８ａ内のＨＦが気体状に維持されるように温度調整用ヒータ１８ｂを制御する。具体的には、ＨＦの蒸気圧が圧力センサＰ２により検出される圧力よりも高くなるように温度調整用ヒータ１８ｂによりＨＦ供給管１８ａ内のＨＦが加熱される。これにより、気体状のＨＦを電解槽１１内に供給することができる。 When supplying HF, the pressure of HF supplied from the HF supply source 50 to the HF supply pipe 18a is set so that the pressure detected by the pressure sensor P2 is larger than the pressure detected by the pressure sensor P1. Is done. Further, the control unit 23 controls the temperature adjusting heater 18b so that the HF in the HF supply pipe 18a is maintained in a gaseous state based on the temperature detected by the temperature sensor 18c and the pressure detected by the pressure sensor P2. To do. Specifically, the HF in the HF supply pipe 18a is heated by the temperature adjusting heater 18b so that the vapor pressure of HF is higher than the pressure detected by the pressure sensor P2. Thereby, gaseous HF can be supplied into the electrolytic cell 11.

（２）自動弁の制御処理
制御部２３による自動弁ｖ１〜ｖ３の制御動作について説明する。図２は、電解浴１２であるＫＦ・２ＨＦの蒸気圧と温度との関係を示すグラフである。ここで、ＫＦ・２ＨＦにおける蒸気圧の成分はＨＦである。図２に示すように、電解浴１２の蒸気圧をＰ［ｋＰａＧ］とし、電解浴１２の温度をＴ［℃］とすると、電解浴１２の蒸気圧と温度との関係はＰ＝０．３１９２［ｋＰａＧ／℃］×Ｔ−２１．５７９［ｋＰａＧ］で与えられる。制御部２３は、図２に示されるＫＦ・２ＨＦの蒸気圧と温度との関係を記憶している。 (2) Automatic Valve Control Processing The control operation of the automatic valves v1 to v3 by the control unit 23 will be described. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the vapor pressure and temperature of KF · 2HF, which is the electrolytic bath 12. Here, the component of the vapor pressure in KF · 2HF is HF. As shown in FIG. 2, when the vapor pressure of the electrolytic bath 12 is P [kPaG] and the temperature of the electrolytic bath 12 is T [° C.], the relationship between the vapor pressure and the temperature of the electrolytic bath 12 is P = 0.3192. [KPaG / ° C.] × T-21.579 [kPaG]. The control unit 23 stores the relationship between the vapor pressure and temperature of KF · 2HF shown in FIG.

電解槽１１内の電解浴１２は、室温でかつ大気圧下では固体状態をとる。そのため、電解浴１２の電気分解を行うためには、電解浴１２を８０〜９０℃に加熱し、液体状態にする必要がある。本実施の形態においては、温度センサ２２により検出される温度に基づいて、電解浴１２の温度が８５±２℃の範囲で制御される。したがって、図２のグラフより、電解槽１１内の電解浴１２の蒸気圧は６ｋＰａＧ程度となる。 The electrolytic bath 12 in the electrolytic cell 11 is in a solid state at room temperature and atmospheric pressure. Therefore, in order to perform electrolysis of the electrolytic bath 12, it is necessary to heat the electrolytic bath 12 to 80-90 degreeC and to make it a liquid state. In the present embodiment, the temperature of the electrolytic bath 12 is controlled in the range of 85 ± 2 ° C. based on the temperature detected by the temperature sensor 22. Therefore, from the graph of FIG. 2, the vapor pressure of the electrolytic bath 12 in the electrolytic cell 11 is about 6 kPaG.

ＨＦ供給管１８ａから陰極室１４ｂ内にＨＦが供給される際、陰極室１４ｂ内の圧力が電解浴１２の蒸気圧すなわちＨＦの蒸気圧よりも高く制御される。それにより、ＨＦ供給管１８ａの供給口１８ｄから空間ＳＰに吐出された気体状のＨＦが液化しやすくなる。その結果、空間ＳＰに供給されたＨＦが電解浴１２に効率よく吸収される。陰極室１４ｂ内の圧力がＨＦの蒸気圧以下の場合、排気管１７ｂに介挿された自動弁ｖ３が閉止される。これにより、陰極室１４ｂ内の圧力をＨＦの蒸気圧よりも高くすることができる。 When HF is supplied from the HF supply pipe 18a into the cathode chamber 14b, the pressure in the cathode chamber 14b is controlled to be higher than the vapor pressure of the electrolytic bath 12, that is, the vapor pressure of HF. Thereby, gaseous HF discharged from the supply port 18d of the HF supply pipe 18a into the space SP is easily liquefied. As a result, HF supplied to the space SP is efficiently absorbed by the electrolytic bath 12. When the pressure in the cathode chamber 14b is equal to or lower than the vapor pressure of HF, the automatic valve v3 inserted in the exhaust pipe 17b is closed. Thereby, the pressure in the cathode chamber 14b can be made higher than the vapor pressure of HF.

なお、本実施の形態においては、排気管１７ｂの自動弁ｖ３が閉止される場合には、排気管１７ａの自動弁ｖ２も同時に閉止される。したがって、陰極室１４ｂ内の圧力が上昇する場合には、陽極室１４ａ内の圧力も同時に上昇する。これにより、陰極室１４ｂ内の電解浴１２の液面が低下しかつ陽極室１４ａ内の電解浴１２の液面が上昇することが防止される。その結果、陽極室１４ａ内の液面および陰極室１４ｂ内の液面をほぼ同一に保つことができる。 In the present embodiment, when the automatic valve v3 of the exhaust pipe 17b is closed, the automatic valve v2 of the exhaust pipe 17a is also closed at the same time. Therefore, when the pressure in the cathode chamber 14b increases, the pressure in the anode chamber 14a also increases at the same time. This prevents the liquid level of the electrolytic bath 12 in the cathode chamber 14b from being lowered and the liquid level of the electrolytic bath 12 in the anode chamber 14a from being raised. As a result, the liquid level in the anode chamber 14a and the liquid level in the cathode chamber 14b can be kept substantially the same.

図３は、制御部２３による自動弁ｖ１〜ｖ３の制御処理を示すフローチャートである。なお、初期状態では、自動弁ｖ１は閉止され、自動弁ｖ２，ｖ３は開放されている。 FIG. 3 is a flowchart showing the control processing of the automatic valves v1 to v3 by the control unit 23. In the initial state, the automatic valve v1 is closed and the automatic valves v2 and v3 are opened.

制御部２３は、下限液面センサ２０ａの検出信号に基づいて電解浴１２の液面が下限液面高さＨ１まで低下したか否かを判定する（ステップＳ１）。電解浴１２の液面が下限液面高さＨ１まで低下していない場合、制御部２３は、電解浴１２の液面が下限液面高さＨ１まで低下するまで待機する。 The control unit 23 determines whether or not the liquid level of the electrolytic bath 12 has decreased to the lower limit liquid level height H1 based on the detection signal of the lower limit liquid level sensor 20a (step S1). When the liquid level of the electrolytic bath 12 is not lowered to the lower limit liquid level height H1, the control unit 23 waits until the liquid level of the electrolytic bath 12 is lowered to the lower limit liquid level height H1.

電解浴１２の液面が下限液面高さＨ１まで低下した場合、制御部２３は自動弁ｖ１を開放する（ステップＳ２）。これにより、圧力センサＰ２により検出される圧力が圧力センサＰ１により検出される圧力よりも高い場合、電解槽１１内に気体状のＨＦが供給される。次に、制御部２３は、圧力センサＰ１により検出される圧力が電解浴１２（ＨＦ）の蒸気圧よりも高いか否かを判定する（ステップＳ３）。電解浴１２の蒸気圧は、温度センサ２２により検出される温度に基づいて、図２の関係から求められる。 When the liquid level of the electrolytic bath 12 falls to the lower limit liquid level height H1, the control unit 23 opens the automatic valve v1 (step S2). Thereby, when the pressure detected by the pressure sensor P2 is higher than the pressure detected by the pressure sensor P1, gaseous HF is supplied into the electrolytic cell 11. Next, the control unit 23 determines whether or not the pressure detected by the pressure sensor P1 is higher than the vapor pressure of the electrolytic bath 12 (HF) (step S3). The vapor pressure of the electrolytic bath 12 is obtained from the relationship shown in FIG. 2 based on the temperature detected by the temperature sensor 22.

圧力センサＰ１により検出される圧力がＨＦの蒸気圧以下である場合、制御部２３は自動弁ｖ２，ｖ３を閉止する（ステップＳ４）。この場合、極室１４ａ内および陰極室１４ｂ内の圧力が上昇する。それにより、圧力センサＰ１により検出される圧力をＨＦの蒸気圧よりも高くすることができる。それにより、ＨＦ供給管１８ａの供給口１８ｄから空間ＳＰに吐出された気体状のＨＦが液化しやすくなる。その結果、電解浴１２にＨＦが効率よく吸収される。その後、制御部２３は、ステップＳ３の処理に戻る。 When the pressure detected by the pressure sensor P1 is equal to or lower than the vapor pressure of HF, the control unit 23 closes the automatic valves v2 and v3 (step S4). In this case, the pressure in the polar chamber 14a and the cathode chamber 14b increases. Thereby, the pressure detected by the pressure sensor P1 can be made higher than the vapor pressure of HF. Thereby, gaseous HF discharged from the supply port 18d of the HF supply pipe 18a into the space SP is easily liquefied. As a result, HF is efficiently absorbed in the electrolytic bath 12. Then, the control part 23 returns to the process of step S3.

ステップＳ３で圧力センサＰ１により検出される圧力がＨＦの蒸気圧よりも高い場合、電解浴１２にＨＦが効率よく吸収されるので、電解浴１２の液面が上昇する。この場合、制御部２３は、上限液面センサ２０ｂからの検出信号に基づいて電解浴１２の液面が上限液面高さＨ２まで上昇したか否かを判定する（ステップＳ５）。電解浴１２の液面が上限液面高さＨ２まで上昇していない場合、制御部２３は、ステップＳ３の処理に戻る。 If the pressure detected by the pressure sensor P1 in step S3 is higher than the vapor pressure of HF, HF is efficiently absorbed in the electrolytic bath 12, and the liquid level of the electrolytic bath 12 rises. In this case, the control unit 23 determines whether or not the liquid level of the electrolytic bath 12 has risen to the upper limit liquid level height H2 based on the detection signal from the upper limit liquid level sensor 20b (step S5). When the liquid level of the electrolytic bath 12 has not risen to the upper limit liquid level height H2, the control unit 23 returns to the process of step S3.

ステップＳ５で電解浴１２の液面が上限液面高さＨ２まで上昇した場合、制御部２３は自動弁ｖ１を閉止する（ステップＳ６）。また、制御部２３は自動弁ｖ２，ｖ３を開放し、ステップＳ１の処理に戻る。 When the liquid level of the electrolytic bath 12 rises to the upper limit liquid level height H2 in step S5, the control unit 23 closes the automatic valve v1 (step S6). Further, the control unit 23 opens the automatic valves v2 and v3, and returns to the process of step S1.

（３）効果
本実施の形態に係る電解装置１０においては、電解槽１１の空間ＳＰの圧力が制御部２３によりＨＦの蒸気圧よりも高く制御されるので、ＨＦ供給管１８ａの供給口１８ｄから空間ＳＰに吐出された気体状のＨＦが液化しやすくなる。それにより、電解槽１１内の電解浴１２にＨＦが効率よく吸収される。また、ＨＦ供給管１８ａの供給口１８ｄは、電解浴１２の上部の空間ＳＰにＨＦを供給するように設けられるので、電解浴１２に接触しない。そのため、ＨＦ供給管１８ａの供給口１８ｄが電解浴１２に接触することによるＨＦ供給管１８ａの腐食が発生しない。また、電解浴１２がＨＦ供給管１８ａの供給口１８ｄに付着することによる電解浴１２の凝固が発生しない。それにより、ＨＦ供給管１８ａの閉塞の発生が防止される。その結果、電解装置１０のメンテナンスの頻度を低減することが可能となるとともに、電解装置１０の動作不良の発生が防止される。 (3) Effect In the electrolysis apparatus 10 according to the present embodiment, the pressure in the space SP of the electrolytic cell 11 is controlled to be higher than the vapor pressure of HF by the control unit 23, and therefore from the supply port 18 d of the HF supply pipe 18 a. Gaseous HF discharged into the space SP is easily liquefied. Thereby, HF is efficiently absorbed in the electrolytic bath 12 in the electrolytic cell 11. Further, the supply port 18d of the HF supply pipe 18a is provided so as to supply HF to the space SP above the electrolytic bath 12, and therefore does not contact the electrolytic bath 12. Therefore, corrosion of the HF supply pipe 18a due to the supply port 18d of the HF supply pipe 18a coming into contact with the electrolytic bath 12 does not occur. Further, the electrolytic bath 12 does not solidify due to the electrolytic bath 12 adhering to the supply port 18d of the HF supply pipe 18a. Thereby, the occurrence of blockage of the HF supply pipe 18a is prevented. As a result, it is possible to reduce the frequency of maintenance of the electrolyzer 10 and to prevent malfunction of the electrolyzer 10.

［２］第２の実施の形態
（１）電解装置の構成
第２の実施の形態に係る電解装置について、第１の実施の形態に係る電解装置１０と異なる点を説明する。図４は、第２の実施の形態に係る電解装置の模式的断面図である。図４に示すように、本実施の形態に係る電解装置１０は、ＨＦ液化装置３０をさらに備える。また、ＨＦ供給管１８ａに温度調整用ヒータ１８ｂおよび温度センサ１８ｃが設けられない。 [2] Second Embodiment (1) Configuration of Electrolytic Device Differences of the electrolytic device according to the second embodiment from the electrolytic device 10 according to the first embodiment will be described. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the electrolysis apparatus according to the second embodiment. As shown in FIG. 4, the electrolysis apparatus 10 according to the present embodiment further includes an HF liquefying apparatus 30. Further, the temperature adjusting heater 18b and the temperature sensor 18c are not provided in the HF supply pipe 18a.

ＨＦ液化装置３０は、ＨＦを貯留するＨＦ液化容器３１を備える。ＨＦ液化容器３１は、底面部、上面部および４つの側面部を有する。ＨＦ液化容器３１の４つの側面部には、温調素子３２が設けられる。本実施の形態において、温調素子３２は、例えばペルチェ素子である。 The HF liquefaction apparatus 30 includes an HF liquefaction container 31 that stores HF. The HF liquefaction container 31 has a bottom surface portion, a top surface portion, and four side surface portions. Temperature control elements 32 are provided on the four side surfaces of the HF liquefaction container 31. In the present embodiment, the temperature adjustment element 32 is, for example, a Peltier element.

ＨＦ液化容器３１の上面部には、ＨＦ液化容器３１内に気体状のＨＦを供給するためのＨＦ供給管１９が接続される。ＨＦ供給管１９には自動弁ｖ４が介挿されている。ＨＦ供給源５０からＨＦ供給管１９を通して気体状のＨＦがＨＦ液化容器３１内に供給される。 An HF supply pipe 19 for supplying gaseous HF into the HF liquefaction container 31 is connected to the upper surface portion of the HF liquefaction container 31. An automatic valve v4 is inserted in the HF supply pipe 19. Gaseous HF is supplied from the HF supply source 50 through the HF supply pipe 19 into the HF liquefaction container 31.

ＨＦ液化容器３１には、ＨＦの温度を検出する温度センサ３３およびＨＦ液化容器３１内の圧力を検出する圧力センサＰ３が設けられる。温度センサ３３により検出される温度および圧力センサＰ３により検出される圧力は制御部２３に与えられる。制御部２３は、温度センサ３３により検出される温度および圧力センサＰ３により検出される圧力に基づいて、ＨＦの温度が融点（１気圧においては−８４℃）を超えかつ沸点（１気圧においては１９．５４℃）未満になるように温調素子３２を制御する。これにより、ＨＦ液化容器３１内に供給された気体状のＨＦが液化され、ＨＦ液化容器３１内に液体状のＨＦが貯留される。 The HF liquefaction container 31 is provided with a temperature sensor 33 that detects the temperature of HF and a pressure sensor P3 that detects the pressure in the HF liquefaction container 31. The temperature detected by the temperature sensor 33 and the pressure detected by the pressure sensor P3 are given to the control unit 23. Based on the temperature detected by the temperature sensor 33 and the pressure detected by the pressure sensor P3, the control unit 23 exceeds the melting point (−84 ° C. at 1 atm) and the boiling point (19 at 1 atm). The temperature control element 32 is controlled to be less than .54 ° C. As a result, the gaseous HF supplied into the HF liquefaction container 31 is liquefied, and the liquid HF is stored in the HF liquefaction container 31.

ＨＦ液化容器３１の内部には、ＨＦの液面を検出する下限液面センサ３４ａおよび上限液面センサ３４ｂが設けられる。下限液面センサ３４ａの下端は上限液面センサ３４ｂの下端よりも下方に配置される。下限液面センサ３４ａおよび上限液面センサ３４ｂの検出結果を示す検出信号は、制御部２３に与えられる。 Inside the HF liquefaction container 31, a lower limit liquid level sensor 34a and an upper limit liquid level sensor 34b for detecting the liquid level of HF are provided. The lower end of the lower limit liquid level sensor 34a is disposed below the lower end of the upper limit liquid level sensor 34b. Detection signals indicating detection results of the lower limit liquid level sensor 34 a and the upper limit liquid level sensor 34 b are given to the control unit 23.

ＨＦ液化容器３１内のＨＦの液面が下限液面センサ３４ａの下端まで低下した場合、制御部２３により自動弁ｖ４が開放される。これにより、ＨＦ液化容器３１内に気体状のＨＦが供給される。また、ＨＦ液化容器３１内のＨＦの液面が上限液面センサ３４ｂの下端の位置まで上昇した場合、制御部２３により自動弁ｖ４が閉止される。これにより、ＨＦ液化容器３１内への気体状のＨＦの供給が停止される。その結果、ＨＦ液化容器３１内に一定範囲の液体状のＨＦが貯留される。 When the liquid level of HF in the HF liquefaction container 31 is lowered to the lower end of the lower limit liquid level sensor 34a, the control unit 23 opens the automatic valve v4. Thereby, gaseous HF is supplied into the HF liquefaction container 31. When the liquid level of HF in the HF liquefaction container 31 rises to the position of the lower end of the upper limit liquid level sensor 34b, the automatic valve v4 is closed by the control unit 23. Thereby, the supply of gaseous HF into the HF liquefaction container 31 is stopped. As a result, a certain range of liquid HF is stored in the HF liquefaction container 31.

ＨＦ液化容器３１の底面部には、ＨＦ供給管１８ａが接続される。ＨＦ液化容器３１内の液体状のＨＦが、ＨＦ供給管１８ａを介して電解槽１１内の空間ＳＰに供給される。それにより、液体状のＨＦが電解槽１１内の電解浴１２に効率よく吸収される。 An HF supply pipe 18 a is connected to the bottom surface of the HF liquefaction container 31. The liquid HF in the HF liquefaction container 31 is supplied to the space SP in the electrolytic cell 11 through the HF supply pipe 18a. Thereby, liquid HF is efficiently absorbed into the electrolytic bath 12 in the electrolytic cell 11.

（２）効果
本実施の形態に係る電解装置１０においては、気体状のＨＦがＨＦ液化装置３０の温調素子３２で冷却されることにより液化される。この場合、電解槽１１の内の空間ＳＰに液体状のＨＦが供給されるので、ＨＦは電解槽１１内の電解浴１２に効率よく吸収される。また、ＨＦ供給管１８ａの供給口１８ｄは、電解浴１２の上部の空間ＳＰにＨＦを供給するように設けられるので、電解浴１２に接触しない。そのため、ＨＦ供給管１８ａの供給口１８ｄが電解浴１２に接触することによるＨＦ供給管１８ａの腐食が発生しない。また、電解浴１２がＨＦ供給管１８ａの供給口１８ｄに付着することによる電解浴１２の凝固が発生しない。それにより、ＨＦ供給管１８ａの閉塞の発生が防止される。その結果、電解装置１０のメンテナンスの頻度を低減することが可能となるとともに、電解装置１０の動作不良の発生が防止される。 (2) Effect In the electrolysis apparatus 10 according to the present embodiment, gaseous HF is liquefied by being cooled by the temperature adjustment element 32 of the HF liquefaction apparatus 30. In this case, since liquid HF is supplied to the space SP in the electrolytic cell 11, the HF is efficiently absorbed by the electrolytic bath 12 in the electrolytic cell 11. Further, the supply port 18d of the HF supply pipe 18a is provided so as to supply HF to the space SP above the electrolytic bath 12, and therefore does not contact the electrolytic bath 12. Therefore, corrosion of the HF supply pipe 18a due to the supply port 18d of the HF supply pipe 18a coming into contact with the electrolytic bath 12 does not occur. Further, the electrolytic bath 12 does not solidify due to the electrolytic bath 12 adhering to the supply port 18d of the HF supply pipe 18a. Thereby, the occurrence of blockage of the HF supply pipe 18a is prevented. As a result, it is possible to reduce the frequency of maintenance of the electrolyzer 10 and to prevent malfunction of the electrolyzer 10.

陰極室１４ｂ内の圧力が制御部２３によりＨＦの蒸気圧よりも高く制御されることが好ましい。この場合、自動弁ｖ１〜ｖ３の制御処理については、図３の制御処理と同様である。それにより、電解槽１１内の空間ＳＰに供給される液体状のＨＦが気化することが防止される。その結果、ＨＦが電解槽１１内の電解浴１２に確実に吸収される。 The pressure in the cathode chamber 14b is preferably controlled to be higher than the vapor pressure of HF by the control unit 23. In this case, the control processing of the automatic valves v1 to v3 is the same as the control processing of FIG. This prevents the liquid HF supplied to the space SP in the electrolytic cell 11 from being vaporized. As a result, HF is reliably absorbed by the electrolytic bath 12 in the electrolytic cell 11.

なお、ＨＦ供給管１８ａから陰極室１４ｂ内に供給される液体状のＨＦが陰極室１４ｂ内で気化しない場合には、陰極室１４ｂ内の圧力はＨＦの蒸気圧よりも高く制御されなくてもよい。 If the liquid HF supplied from the HF supply pipe 18a into the cathode chamber 14b is not vaporized in the cathode chamber 14b, the pressure in the cathode chamber 14b may be higher than the vapor pressure of HF and not controlled. Good.

［３］他の実施の形態
（１）電解槽１１の陰極室１４ｂ内の圧力をＨＦの蒸気圧よりも高くすることが困難な場合には、陰極室１４ｂ内に窒素ガス等の不活性ガスを供給してもよい。それにより、陰極室１４ｂ内の圧力をＨＦの蒸気圧よりも容易に高くすることができる。 [3] Other Embodiments (1) When it is difficult to make the pressure in the cathode chamber 14b of the electrolytic cell 11 higher than the vapor pressure of HF, an inert gas such as nitrogen gas is placed in the cathode chamber 14b. May be supplied. Thereby, the pressure in the cathode chamber 14b can be easily made higher than the vapor pressure of HF.

（２）第１および第２の実施の形態においては、ＨＦが電解槽１１の陰極室１４ｂ内に供給されるが、これに限定されない。ＨＦは電解槽１１の陰極室１４ｂ内ではなく電解槽１１の陽極室１４ａ内に供給されてもよい。この場合、ＨＦ供給管１８ａの供給口１８ｄは、陽極室１４ａ内に位置するように設けられる。 (2) In the first and second embodiments, HF is supplied into the cathode chamber 14b of the electrolytic cell 11, but is not limited thereto. HF may be supplied not into the cathode chamber 14 b of the electrolytic cell 11 but into the anode chamber 14 a of the electrolytic cell 11. In this case, the supply port 18d of the HF supply pipe 18a is provided so as to be located in the anode chamber 14a.

（３）第２の実施の形態において、気体状のＨＦがＨＦ液化装置３０により液化されることにより液体状のＨＦが電解槽１１内の空間ＳＰに供給されるが、これに限定されない。ＨＦ供給源５０から液体状のＨＦがＨＦ供給管１８ａを通して電解槽１１に直接供給されてもよい。この場合、電解装置１０にＨＦ液化装置３０が設けられない。 (3) In the second embodiment, the gaseous HF is liquefied by the HF liquefier 30 to supply the liquid HF to the space SP in the electrolytic cell 11, but the present invention is not limited to this. Liquid HF may be directly supplied from the HF supply source 50 to the electrolytic cell 11 through the HF supply pipe 18a. In this case, the HF liquefying device 30 is not provided in the electrolysis device 10.

（４）電気分解される化合物はＨＦに限定されない。例えば、化合物としてＮＨ_４Ｆ・ＨＦ（フッ化アンモニウム−フッ化水素）またはＮＨ_４Ｆ・ＫＦ・ＨＦ（フッ化アンモニウム−フッ化カリウム−フッ化水素）を用いることができる。この場合、陽極室１４ａにおいてＮＦ_３（三フッ化窒素）が発生し、陰極室１４ｂにおいてＨ_２（水素）が発生する。 (4) The compound to be electrolyzed is not limited to HF. For example, NH ₄ F · HF (ammonium fluoride-hydrogen fluoride) or NH ₄ F · KF · HF (ammonium fluoride-potassium fluoride-hydrogen fluoride) can be used as the compound. In this case, NF ₃ (nitrogen trifluoride) is generated in the anode chamber 14a, and H ₂ (hydrogen) is generated in the cathode chamber 14b.

［４］請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。電解装置１０が電解装置の例であり、電解浴１２が電解浴の例であり、電解槽１１が電解槽の例であり、空間ＳＰが空間の例である。第１の実施の形態においてはＨＦ供給管１８ａおよび温度調整用ヒータ１８ｂが化合物供給系の例であり、第２の実施の形態においてはＨＦ供給管１８ａおよびＨＦ液化装置３０が化合物供給系の例である。 [4] Correspondence relationship between each constituent element of claim and each part of the embodiment Hereinafter, an example of correspondence between each constituent element of the claim and each part of the embodiment will be described. It is not limited. The electrolysis apparatus 10 is an example of an electrolysis apparatus, the electrolysis bath 12 is an example of an electrolysis bath, the electrolysis tank 11 is an example of an electrolysis tank, and the space SP is an example of space. In the first embodiment, the HF supply pipe 18a and the temperature adjusting heater 18b are examples of a compound supply system. In the second embodiment, the HF supply pipe 18a and the HF liquefying apparatus 30 are examples of a compound supply system. It is.

供給口１８ｄが化合物供給口の例であり、ＨＦ供給管１８ａが化合物供給管の例であり、温度調整用ヒータ１８ｂが温度調整手段の例である。温度センサ２２、圧力センサＰ１、排気管１７ｂ、自動弁ｖ３および制御部２３が圧力制御手段の例である。温度センサ２２が温度検出手段の例であり、圧力センサＰ１が圧力検出手段の例であり、排気管１７ｂおよび自動弁ｖ３が圧力調整手段の例である。 The supply port 18d is an example of a compound supply port, the HF supply tube 18a is an example of a compound supply tube, and the temperature adjusting heater 18b is an example of a temperature adjusting means. The temperature sensor 22, the pressure sensor P1, the exhaust pipe 17b, the automatic valve v3, and the control unit 23 are examples of pressure control means. The temperature sensor 22 is an example of temperature detection means, the pressure sensor P1 is an example of pressure detection means, and the exhaust pipe 17b and the automatic valve v3 are examples of pressure adjustment means.

温調素子３２が冷却手段の例であり、制御部２３が制御部の例であり、排気管１７ｂが気体排出系の例であり、自動弁ｖ３が開閉手段の例であり、上限液面高さＨ２が予め定められた高さの例である。上限液面センサ２０ｂ、自動弁ｖ１および制御部２３が液面制御手段の例である。 The temperature control element 32 is an example of a cooling unit, the control unit 23 is an example of a control unit, the exhaust pipe 17b is an example of a gas discharge system, the automatic valve v3 is an example of an opening / closing unit, and the upper limit liquid level height The height H2 is an example of a predetermined height. The upper limit liquid level sensor 20b, the automatic valve v1, and the control unit 23 are examples of liquid level control means.

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。 As each constituent element in the claims, various other elements having configurations or functions described in the claims can be used.

本発明は、気体発生装置等の電解装置に有効に利用することができる。 The present invention can be effectively used for an electrolysis device such as a gas generator.

１０電解装置
１１電解槽
１１ａ電解槽本体
１１ｂ上部蓋体
１１ｃ絶縁部材
１２電解浴
１３隔壁
１４ａ陽極室
１４ｂ陰極室
１５ａ陽極
１５ｂ陰極
１６ａ，１６ｂガス排出口
１７ａ，１７ｂ排気管
１８ａ，１９ＨＦ供給管
１８ｂ温度調整用ヒータ
１８ｃ温度センサ
１８ｄ供給口
２０ａ，３４ａ下限液面センサ
２０ｂ，３４ｂ上限液面センサ
２２，３３温度センサ
２３制御部
３０ＨＦ液化装置
３１ＨＦ液化容器
３２温調素子
５０ＨＦ供給源
Ｈ１下限液面高さ
Ｈ２上限液面高さ
Ｐ１〜Ｐ３圧力センサ
ＳＰ空間
ｖ１〜ｖ４自動弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electrolyzer 11 Electrolyzer 11a Electrolyzer main body 11b Upper cover 11c Insulating member 12 Electrolytic bath 13 Partition 14a Anode chamber 14b Cathode chamber 15a Anode 15b Cathode 16a, 16b Gas exhaust port 17a, 17b Exhaust pipe 18a, 19 HF supply pipe 18b Temperature adjustment heater 18c Temperature sensor 18d Supply port 20a, 34a Lower limit liquid level sensor 20b, 34b Upper limit liquid level sensor 22, 33 Temperature sensor 23 Control unit 30 HF liquefier 31 HF liquefaction vessel 32 Temperature control element 50 HF supply source H1 lower limit Liquid level height H2 Upper limit liquid level height P1-P3 Pressure sensor SP space v1-v4 Automatic valve

Claims

An electrolysis apparatus for electrolyzing a compound,
An electrolytic cell containing an electrolytic bath containing the compound;
A compound supply system provided in the electrolytic cell so as to supply the gaseous compound to a space formed in an upper part of the electrolytic bath in the electrolytic cell;
An electrolysis apparatus comprising pressure control means for controlling the pressure of the space in the electrolytic cell to be higher than the vapor pressure of the compound when the compound is supplied from the compound supply system.

The compound supply system is
A compound supply pipe having a compound supply port disposed so as to be positioned above the liquid level of the electrolytic bath in the electrolytic cell;
Temperature adjusting means for adjusting the temperature of the compound supply pipe,
The pressure control means controls the pressure in the compound supply pipe so that the pressure in the compound supply pipe is higher than the pressure in the space in the electrolytic cell when the compound is supplied from the compound supply system. Configured,
The electrolysis apparatus according to claim 1, wherein the temperature adjusting means adjusts the temperature of the compound supply pipe so that the compound in the compound supply pipe is maintained in a gaseous state.

An electrolysis apparatus for electrolyzing a compound,
An electrolytic cell containing an electrolytic bath containing the compound;
An electrolytic apparatus comprising: a compound supply system provided in the electrolytic cell so as to supply the liquid compound in a space formed in an upper part of the electrolytic bath in the electrolytic cell.

The compound supply system is
The electrolysis apparatus according to claim 3, further comprising a cooling unit that generates the liquid compound by cooling the gaseous compound.

5. The electrolysis apparatus according to claim 3, further comprising pressure control means for controlling a pressure of the space in the electrolytic cell to be higher than a vapor pressure of the compound when the compound is supplied from the compound supply system.

The pressure control means includes
Temperature detecting means for detecting the temperature of the electrolytic bath in the electrolytic cell;
Pressure detecting means for detecting the pressure of the space in the electrolytic cell;
Pressure adjusting means for adjusting the pressure in the electrolytic cell;
Based on the relationship between the temperature of the compound and the vapor pressure, the temperature detected by the temperature detection means, and the pressure detected by the pressure detection means, the pressure of the space in the electrolytic cell is more than the vapor pressure of the compound. 6. The electrolyzer according to claim 1, further comprising: a control unit that controls the pressure adjusting unit so as to be higher.

The pressure adjusting means includes
A gas discharge system for discharging the gas in the space of the electrolytic cell;
Opening and closing means for opening and closing the gas discharge system,
The electrolysis apparatus according to claim 6, wherein the control unit controls opening and closing of the opening and closing means so that a pressure in the space in the electrolytic cell is higher than a vapor pressure of the compound.

The liquid level control means which controls the liquid level of an electrolytic bath so that the liquid level of the electrolytic bath accommodated in the said electrolytic vessel may not rise from the predetermined height is further provided. The electrolyzer described in 1.