JP5716288B2 - Fluorine gas generator - Google Patents
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Description
本発明は、フッ素ガス生成装置に関するものである。 The present invention relates to a fluorine gas generator.
従来のフッ素ガス生成装置として、電解槽を使用し、電気分解によってフッ素ガスを生成する装置が知られている。 As a conventional fluorine gas generation apparatus, an apparatus that uses an electrolytic cell and generates fluorine gas by electrolysis is known.
特許文献１には、陽極側の第１気相部分にフッ素ガスを主成分とするプロダクトガスを発生させると共に、陰極側の第２気相部分に水素ガスを主成分とする副生ガスを発生させる電解槽と、第１及び第２気相部分の圧力を測定するための第１及び第２圧力計と、プロダクトガス及び副生ガスを導出するための第１及び第２配管と、第１及び第２配管に配設された第１及び第２流量制御弁と、第１及び第２流量制御弁よりも下流で、第１及び第２配管を吸引する第１及び第２吸引手段とを備えるフッ素ガス生成装置が開示されている。
In
フッ素ガスは、反応性が高いため、電解槽の液面レベルが大きく変動すると、フッ素ガスと水素ガスとが混触して反応するおそれがある。 Since fluorine gas is highly reactive, if the liquid level of the electrolytic cell fluctuates greatly, there is a possibility that fluorine gas and hydrogen gas will come into contact and react.
特許文献１に記載のフッ素ガス生成装置では、第１及び第２気相部分の圧力が実質的に等しい第１及び第２設定値に維持されるように、第１及び第２圧力計の測定結果に基づいて第１及び第２流量制御弁の開度を調整することによって電解槽の液面レベルを制御し、フッ素ガスと水素ガスとが混触しないようにしている。
In the fluorine gas generation device described in
しかし、特許文献１に記載のフッ素ガス生成装置では、計器誤差等の影響によって、第１及び第２圧力計にて測定された圧力が実際の第１及び第２気相部分の圧力と相違する場合が起こりうる。
However, in the fluorine gas generation device described in
その場合には、第１気相部分と第２気相部分の圧力に差が生じ、電解槽の陽極側と陰極側の液面レベルに差が発生する。液面レベルの差が大きくなるとフッ素ガスと水素ガスとが混触するおそれもある。 In this case, a difference occurs in the pressure between the first gas phase portion and the second gas phase portion, and a difference occurs in the liquid level between the anode side and the cathode side of the electrolytic cell. If the difference in liquid level becomes large, there is a risk that fluorine gas and hydrogen gas may come into contact with each other.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、電解槽の液面レベル制御を安定して行うことができるフッ素ガス生成装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of said problem, and it aims at providing the fluorine gas production | generation apparatus which can perform the liquid level control of an electrolytic cell stably.
本発明は、溶融塩中のフッ化水素を電気分解することによって、フッ素ガスを生成するフッ素ガス生成装置であって、溶融塩が貯留され、溶融塩に浸漬された陽極にて生成されたフッ素ガスを主成分とする主生ガスが導かれる第１気室と、溶融塩に浸漬された陰極にて生成された水素ガスを主成分とする副生ガスが導かれる第２気室とが溶融塩液面上に分離して区画された電解槽と、前記第１気室に接続され、前記電解槽の前記陽極にて生成された主生ガスを外部装置へと供給するための第１メイン通路と、前記第１メイン通路に設けられ、前記第１気室から主生ガスを導出して搬送する第１搬送機器と、前記第１メイン通路における前記第１搬送機器の上流側の圧力又は前記第１気室の圧力を検出する第１圧力検出器と、前記第１搬送機器の吐出側と吸込側を接続する第１還流通路と、前記第１還流通路に設けられ、前記第１搬送機器から吐出された主生ガスを当該第１搬送機器の吸込側へと戻すための第１圧力調整弁と、前記第１圧力検出器によって検出された圧力が予め定められた第１設定値となるように、前記第１圧力調整弁の開度を制御する制御装置と、前記第１気室と前記第２気室との圧力差を検出する差圧検出器と、を備え、前記制御装置は、前記差圧検出器によって検出された圧力差が予め定められた設定範囲内となるように前記第１設定値を変更することを特徴とする。 The present invention relates to a fluorine gas generating device that generates fluorine gas by electrolyzing hydrogen fluoride in a molten salt, the fluorine generated at an anode in which the molten salt is stored and immersed in the molten salt. The first gas chamber in which main gas mainly composed of gas is guided and the second chamber in which by-product gas mainly composed of hydrogen gas generated at the cathode immersed in the molten salt is guided are melted. An electrolytic cell divided on the surface of the salt solution and a first main connected to the first air chamber and for supplying main raw gas generated at the anode of the electrolytic cell to an external device. A passage, a first transport device provided in the first main passage, for deriving and transporting main raw gas from the first air chamber, and a pressure upstream of the first transport device in the first main passage, or A first pressure detector for detecting a pressure in the first air chamber; and the first transfer device. A first recirculation passage connecting the discharge side and the suction side; and a first recirculation passage provided in the first recirculation passage for returning the main raw gas discharged from the first transport device to the suction side of the first transport device A first pressure regulating valve, a control device for controlling an opening of the first pressure regulating valve so that the pressure detected by the first pressure detector becomes a predetermined first set value, and the first A differential pressure detector for detecting a pressure difference between the air chamber and the second air chamber, and the control device has a pressure difference detected by the differential pressure detector within a predetermined setting range. As described above, the first set value is changed.
本発明によれば、制御装置は、第１圧力検出器によって検出された圧力が予め定められた第１設定値となるように第１圧力調整弁の開度を制御すると共に、差圧検出器によって検出された第１気室と第２気室との圧力差が予め定められた設定範囲内となるように第１設定値を変更するため、第１気室と第２気室との圧力差が大きくなることが防止される。したがって、電解槽の液面レベル制御を安定して行うことができる。 According to the present invention, the control device controls the opening of the first pressure regulating valve so that the pressure detected by the first pressure detector becomes a predetermined first set value, and the differential pressure detector. In order to change the first set value so that the pressure difference between the first air chamber and the second air chamber detected by the above is within a predetermined setting range, the pressure between the first air chamber and the second air chamber An increase in the difference is prevented. Therefore, the liquid level control of the electrolytic cell can be stably performed.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１を参照して、本発明の実施の形態に係るフッ素ガス生成装置１００について説明する。
With reference to FIG. 1, the fluorine gas production |
フッ素ガス生成装置１００は、電気分解によってフッ素ガスを生成し、生成されたフッ素ガスを外部装置４へと供給するものである。外部装置４は、例えば半導体製造装置である。その場合、フッ素ガスは、例えば半導体の製造工程においてクリーニングガスとして使用される。
The fluorine
フッ素ガス生成装置１００は、電気分解によってフッ素ガスを生成する電解槽１と、電解槽１から生成したフッ素ガスを外部装置４へと供給するフッ素ガス供給系統２と、フッ素ガスの生成に伴って生成された副生ガスを処理する副生ガス処理系統３とを備える。また、フッ素ガス生成装置１００は、各計器から出力される検出結果に基づいて各機器及び各弁の動作を制御する制御装置としてのコントローラ１０も備える。コントローラ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを備えるマイコンにて構成される。
The fluorine
まず、電解槽１について説明する。
First, the
電解槽１には、フッ化水素（ＨＦ）を含む溶融塩が貯留される。本実施の形態では、溶融塩として、フッ化水素とフッ化カリウム（ＫＦ）の混合物（ＫＦ・２ＨＦ）が用いられる。
The
電解槽１の内部は、溶融塩中に浸漬された区画壁６によって陽極室１１と陰極室１２とに区画される。陽極室１１及び陰極室１２の溶融塩中には、それぞれ陽極７及び陰極８が浸漬される。陽極７と陰極８の間に電源９から電流が供給されることによって、陽極７ではフッ素ガス（Ｆ2）を主成分とする主生ガスが生成され、陰極８では水素ガス（Ｈ2）を主成分とする副生ガスが生成される。陽極７には炭素電極が用いられ、陰極８には軟鉄、モネル、又はニッケルが用いられる。
The inside of the
電解槽１内の溶融塩液面上には、陽極７にて生成されたフッ素ガスが導かれる第１気室１１ａと、陰極８にて生成された水素ガスが導かれる第２気室１２ａとが互いのガスが行き来不能に区画壁６によって区画される。このように、第１気室１１ａと第２気室１２ａは、フッ素ガスと水素ガスとの混触による反応を防ぐため、区画壁６によって完全に分離される。これに対して、陽極室１１と陰極室１２の溶融塩は、区画壁６によって分離されず区画壁６の下方を通じて連通している。
On the surface of the molten salt solution in the
電解槽１内の溶融塩の温度は、温度調節装置６５によってＫＦ・２ＨＦの融点である７１．７℃以上、具体的には８５〜９５℃に調節される。電解槽１には、溶融塩の温度を検出する温度検出器としての温度計６９が設けられる。温度計６９の検出結果はコントローラ１０に出力される。
The temperature of the molten salt in the
温度調節装置６５は、電解槽１の外壁に設けられたジャケット６６と、電解槽１の内部に設けられたチューブ（図示せず）と、ジャケット６６及びチューブに蒸気又は冷却水を循環させる加熱冷却装置６７とを備える。溶融塩の温度を上げる場合には、加熱冷却装置６７からジャケット６６及びチューブに蒸気を流通させ、溶融塩の温度を下げる場合には、加熱冷却装置６７からジャケット６６及びチューブに冷却水を流通させて温度調節を行う。なお、ジャケット６６及びチューブのいずれか一方を設けるようにしてもよい。また、ジャケット６６及びチューブに蒸気又は冷却水を循環させる代わりに、シリコンオイル等の温冷媒を循環させるようにしてもよい。さらに、電解槽１の外壁にヒータやコンデンサ等の熱交換機を設けて溶融塩の温度を調節するようにしてもよい。
The
電解槽１の陽極７及び陰極８から生成したフッ素ガス及び水素ガスのそれぞれには、溶融塩からフッ化水素が蒸気圧分だけ気化して混入する。このように、陽極７にて生成され第１気室１１ａに導かれるフッ素ガス及び陰極８にて生成され第２気室１２ａに導かれる水素ガスのそれぞれには、フッ化水素ガスが含まれている。
In each of the fluorine gas and the hydrogen gas generated from the
電解槽１には、貯留された溶融塩の液面レベルを検出する液面レベル検出器としての液面計１４が設けられる。液面計１４は、電解槽１内に挿入された挿入管１４ａを通じて一定流量の窒素ガスを溶融塩中にパージした際の背圧を検知し、その背圧と溶融塩の液比重とから液面レベルを検出する背圧式液面計である。液面計１４の検出結果はコントローラ１０に出力される。
The
また、電解槽１には、第１気室１１ａと第２気室１２ａとの圧力差を検出する差圧検出器としての第１差圧計２０が設けられる。第１差圧計２０の検出結果はコントローラ１０に出力される。
Further, the
次に、フッ素ガス供給系統２について説明する。
Next, the fluorine
第１気室１１ａには、フッ素ガスを外部装置４へと供給するための第１メイン通路１５が接続される。
A first
第１メイン通路１５には、第１気室１１ａからフッ素ガスを導出して搬送する搬送機器としての第１ポンプ１７が設けられる。第１ポンプ１７には、ベローズポンプやダイアフラムポンプ等の容積型ポンプが用いられる。第１メイン通路１５には、第１ポンプ１７の吐出側と吸込側を接続する第１還流通路１８が接続される。第１還流通路１８には、第１ポンプ１７から吐出されたフッ素ガスを第１ポンプ１７の吸込側へと戻すための第１圧力調整弁１９が設けられる。
The first
第１メイン通路１５における第１ポンプ１７の上流には、第１メイン通路１５の圧力を検出する圧力検出器としての第１圧力計１３が設けられる。第１圧力計１３の検出結果はコントローラ１０に出力される。
A
第１圧力調整弁１９は、コントローラ１０から出力される信号に基づいて開度が制御される。具体的には、コントローラ１０は、第１圧力計１３によって検出された圧力がＲＯＭに記憶され予め定められた第１設定値となるように、第１圧力調整弁１９の開度を制御する。
The opening degree of the first
第１メイン通路１５における第１圧力計１３の上流には、フッ素ガス生成装置１００の起動時に開弁して陽極７にて生成されたフッ素ガスの流通を許容する起動弁７０が設けられる。起動弁７０は、フッ素ガス生成装置１００の通常運転時には常時開状態となる。第１メイン通路１５には、閉弁状態での起動弁７０の前後の圧力差を検出する差圧検出器としての第２差圧計７１が設けられる。第２差圧計７１の検出結果はコントローラ１０に出力される。コントローラ１０は、フッ素ガス生成装置１００の起動時に、第２差圧計７１によって検出された差圧がＲＯＭに記憶され予め定められた設定範囲内である場合には、起動弁７０を開弁するように制御する。詳しい制御については後述する。
In the first
第１メイン通路１５における起動弁７０の上流には分岐通路７２が接続され、分岐通路７２の下流端には除害部７３が設けられる。分岐通路７２には、フッ素ガスの流通と遮断を切り換える第１遮断弁７４が設けられる。起動弁７０が閉弁状態でかつ第１遮断弁７４が開弁状態では、陽極７にて生成されたフッ素ガスは分岐通路７２を通じて排出され除害部７３にて無害化されて放出される。
A
第１メイン通路１５における第１ポンプ１７の上流には、フッ素ガスに混入したフッ化水素ガスを捕集してフッ素ガスを精製する精製装置１６が設けられる。精製装置１６は、並列に設けられた第１精製装置１６ａと第２精製装置１６ｂの２つの系統からなる。第１精製装置１６ａ及び第２精製装置１６ｂは、フッ素ガスが通過するガス通過部５０と、フッ素ガスに混入したフッ化水素ガスが凝固する一方、フッ素ガスはガス通過部５０を通過するように、フッ素の沸点以上かつフッ化水素の融点以下の温度でガス通過部５０を冷却する冷却装置５１とを備える。第１精製装置１６ａ及び第２精製装置１６ｂの上流にはそれぞれ入口弁２２ａ，２２ｂが設けられ、下流にはそれぞれ出口弁２３ａ，２３ｂが設けられる。入口弁２２ａ，２２ｂ及び出口弁２３ａ，２３ｂは、陽極７から生成されたフッ素ガスが第１精製装置１６ａ及び第２精製装置１６ｂのいずれか一方のみを通過するように開閉が切り換えられる。つまり、第１精製装置１６ａ及び第２精製装置１６ｂのうち一方が運転状態である場合には、他方は停止又は待機状態となる。
A
第１メイン通路１５には、精製装置１６の前後の圧力差を検出する差圧検出器としての第３差圧計５３が設けられる。第３差圧計５３の検出結果はコントローラ１０に出力される。コントローラ１０は、第３差圧計５３によって検出された差圧がＲＯＭに記憶され予め定められた設定値に達した場合には、ガス通過部５０内で凝固したフッ化水素の蓄積量が所定量に達したと判断して、入口弁２２ａ，２２ｂ及び出口弁２３ａ，２３ｂの開閉を制御して、精製装置１６の運転を切り換える。
The first
第１メイン通路１５における第１ポンプ１７の下流には、第１ポンプ１７によって搬送されたフッ素ガスを貯留するためのバッファタンク２１が設けられる。バッファタンク２１に貯留されたフッ素ガスは外部装置４へと供給される。バッファタンク２１には、内部圧力を検出する圧力検出器としての第２圧力計２４が設けられる。第２圧力計２４の検出結果はコントローラ１０に出力される。
A
第１メイン通路１５におけるバッファタンク２１の下流には、バッファタンク２１から外部装置４へと供給されるフッ素ガスの流量を検出する流量検出器としての流量計２６が設けられる。流量計２６の検出結果はコントローラ１０に出力される。
A
第１メイン通路１５における流量計２６の下流には、外部装置４へと供給されるフッ素ガスの流量を調整する流量制御弁２７が設けられる。流量制御弁２７はコントローラ１０から出力される信号に基づいて開度が制御される。具体的には、コントローラ１０は、流量計２６によって検出されたフッ素ガスの流量がＲＯＭに記憶され予め定められた目標流量となるように、流量制御弁２７の開度を制御する。コントローラ１０のＲＯＭには複数の目標流量が記憶されている。目標流量は、外部装置４が必要とするフッ素ガスの流量であり、フッ素ガス生成装置１００を操作するオペレータによって変更される。
A flow
コントローラ１０は、フッ素ガスの目標流量に基づいて、電源９から陽極７と陰極８の間に供給される電流を制御する。具体的には、目標流量に相当する電流値を演算し、その電流値が陽極７と陰極８の間に通電されるように電源９を制御する。このように、陽極７におけるフッ素ガスの生成量は、バッファタンク２１から外部装置４へと供給されたフッ素ガスを補充するように制御される。
The
さらに、コントローラ１０は、フッ素ガスの目標流量に基づいて演算された電流値を第２圧力計２４の検出結果に基づいて補正する。具体的には、第２圧力計２４によって検出されたバッファタンク２１の圧力が、ＲＯＭに記憶され予め定められた設定範囲よりも大きい場合には演算された電流値が小さくなるように補正し、また、設定範囲よりも小さい場合には演算された電流値が大きくなるように補正する。つまり、フッ素ガスの目標流量に基づいて演算された電流値は、バッファタンク２１の圧力が設定範囲内（基準圧力）に保たれるように補正される。バッファタンク２１の圧力の設定範囲は大気圧よりも高い圧力に設定される。
Furthermore, the
このように、外部装置４へと供給されたフッ素ガスは補充されるように制御され、バッファタンク２１の内部圧力は大気圧よりも高い圧力に制御される。これに対して、フッ素ガスが使用される外部装置４側は大気圧であるため、外部装置４に設けられるバルブを開弁すれば、バッファタンク２１と外部装置４との間の圧力差によって、バッファタンク２１から外部装置４へとフッ素ガスが供給されることになる。
Thus, the fluorine gas supplied to the external device 4 is controlled to be replenished, and the internal pressure of the
第１メイン通路１５における流量制御弁２７の下流には、外部装置４へのフッ素ガスの供給と遮断を切り換える第２遮断弁２８が設けられる。また、第１メイン通路１５には第２遮断弁２８の上流に分岐通路５５が接続され、分岐通路５５の下流端には除害部５６が設けられる。分岐通路５５には、フッ素ガスの流通と遮断を切り換える第３遮断弁５７が設けられる。第２遮断弁２８が閉弁状態でかつ第３遮断弁５７が開弁状態では、第１メイン通路１５のフッ素ガスは分岐通路５５を通じて排出され除害部５６にて無害化されて放出される。
A
次に、副生ガス処理系統３について説明する。
Next, the byproduct
第２気室１２ａには、水素ガスを外部へと排出するための第２メイン通路３０が接続される。
A second
第２メイン通路３０には、第２気室１２ａから水素ガスを導出して搬送する搬送機器としての第２ポンプ３１が設けられる。また、第２メイン通路３０には、第２ポンプ３１の吐出側と吸込側を接続する第２還流通路３２が接続される。第２還流通路３２には、第２ポンプ３１から吐出された水素ガスを第２ポンプ３１の吸込側へと戻すための第２圧力調整弁３３が設けられる。
The second
第２メイン通路３０における第２ポンプ３１の上流には、第２メイン通路３０の圧力を検出する圧力検出器としての第３圧力計３５が設けられる。第３圧力計３５の検出結果はコントローラ１０に出力される。
A
第２圧力調整弁３３は、コントローラ１０から出力される信号に基づいて開度が制御される。具体的には、コントローラ１０は、第３圧力計３５によって検出された圧力がＲＯＭに記憶され予め定められた第２設定値となるように、第２圧力調整弁３３の開度を制御する。
The opening degree of the second
第２メイン通路３０における第２ポンプ３１の下流には除害部３４が設けられ、第２ポンプ３１にて搬送された水素ガスは除害部３４にて無害化されて放出される。
An
フッ素ガス生成装置１００は、電解槽１の溶融塩中にフッ素ガスの原料であるフッ化水素を供給する原料供給系統５も備える。以下では、原料供給系統５について説明する。
The fluorine
電解槽１は、電解槽１に補充するためのフッ化水素が貯留されたフッ化水素供給源４０と原料供給通路４１を介して接続される。フッ化水素供給源４０に貯留されたフッ化水素は、原料供給通路４１を通じて電解槽１の溶融塩中に供給される。
The
原料供給通路４１には、フッ化水素の供給流量を制御する流量制御弁４２が設けられる。流量制御弁４２は、コントローラ１０から出力される信号に基づいて開度が制御される。具体的には、コントローラ１０は、液面計１４によって検出された溶融塩の液面レベルがＲＯＭに記憶され予め定められた所定レベルとなるように、フッ化水素の供給流量を制御する。つまり、流量制御弁４２は、溶融塩中で電気分解されたフッ化水素を補給するように、フッ化水素の供給流量を制御する。
The raw
また、原料供給通路４１には、キャリアガス供給源４５から供給されるキャリアガスを原料供給通路４１内に導くキャリアガス供給通路４６が接続される。キャリアガス供給通路４６には、キャリアガスの供給と遮断を切り換える遮断弁４７が設けられる。キャリアガスは、フッ化水素を溶融塩中に導くためのガスであり、不活性ガスである窒素ガスが用いられる。フッ素ガス生成装置１００の運転時には遮断弁４７は原則開状態であり、窒素ガスは陰極室１２の溶融塩中に供給される。窒素ガスは、溶融塩中にほとんど溶けず、第２気室１２ａから副生ガス処理系統３を通じて排出される。なお、キャリアガスとして、他の不活性ガス、例えばアルゴンガスやヘリウムガスを用いるようにしてもよい。
The raw
電解槽１の溶融塩中には微量の水分が含まれている。この水分は、原料供給通路４１を通じて供給されるフッ化水素と共に電解槽１内に持ち込まれたり、キャリアガス供給通路４６を通じて原料供給通路４１に供給される窒素ガスと共に電解槽１内に持ち込まれたり、液面計１４を通じてパージされる窒素ガスと共に電解槽１内に持ち込まれたりするものである。また、溶融塩中に含まれる水分には、電解中に持ち込まれる水分の他、当初から溶融塩中に混入している水分もある。電解槽１の溶融塩中の水分濃度が高い状態で電解を実施すると、溶融塩中の水分と炭素電極とが反応することによって陽極７の表面が酸化され、陽極効果が発生するおそれある。陽極効果とは、電気分解の継続が不可能になるまで電解電圧が上昇する現象のことをいう。そこで、電解槽１には、サンプリング通路５８を通じて溶融塩をサンプリングし、溶融塩中の水分濃度を測定する水分濃度測定装置５９が設けられる。水分濃度測定装置５９による水分濃度の測定は、カールフィッシャー法が用いられる。
The molten salt in the
また、第１メイン通路１５には、サンプリング通路６０を通じてフッ素ガスをサンプリングし、フッ素と溶融塩中の水分とが反応して生成されるＯＦ2等の反応生成物の濃度を測定するガス濃度測定装置６１が設けられる。ガス濃度測定装置６１には赤外分光光度計が用いられる。
Further, in the first
なお、水分濃度測定装置５９及びガス濃度測定装置６１のいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。
Only one of the moisture
次に、図２〜図６を参照して、コントローラ１０によって実行されるフッ素ガス生成装置１００の自動運転制御について説明する。
Next, automatic operation control of the fluorine
フッ素ガス生成装置１００の停止状態においては、第１遮断弁７４が開弁状態であり、それ以外の起動弁７０、入口弁２２ａ，２２ｂ、出口弁２３ａ，２３ｂ、第２遮断弁２８、及び第３遮断弁５７は閉弁状態である。
In the stop state of the fluorine
まず、図１及び図２を参照して、電解槽１の起動手順について説明する。
First, with reference to FIG.1 and FIG.2, the starting procedure of the
図２に示す電解槽１の起動フローは、オペレータが電解槽１の電源９のスイッチをＯＮとすることによってスタートする。
The start-up flow of the
ステップ１では、温度調節装置６５が起動し、加熱冷却装置６７から電解槽１のジャケット６６及びチューブに蒸気が供給される。これにより、溶融塩の温度が上昇する。
In
ステップ２では、溶融塩の温度が所定温度に到達したか否かが判定される。所定温度に到達したと判定された場合にはステップ３に進む。所定温度は、例えば溶融塩が溶解状態となる８０℃に設定される。溶融塩の温度が所定温度に到達した後は、溶融塩の温度は、温度計６９の検出結果に基づいて、加熱冷却装置６７によって８５〜９５℃に制御される。
In
ステップ３では、流量制御弁４２による溶融塩の液面レベル制御が開始される。具体的には、コントローラ１０は、液面計１４の検出結果に基づいて、溶融塩の液面レベルが所定レベルとなるように、流量制御弁４２の開度を制御してフッ化水素供給源４０から電解槽１に供給されるフッ化水素の流量を調整する。所定レベルは、区画壁６の下端部よりも高く、電極７，８を支持する支持体（図示せず）よりも低いレベルに設定される。
In
ステップ４では、水分濃度測定装置５９による溶融塩中の水分濃度の測定が行われる。
In step 4, the moisture concentration in the molten salt is measured by the moisture
ステップ５では、水分濃度測定装置５９によって測定された溶融塩中の水分濃度がＲＯＭに記憶され予め定められた基準濃度以下か否かが判定される。基準濃度以下と判定された場合には、電解槽１の起動が完了する。一方、基準温度を超えると判定された場合にはステップ６に進む。基準濃度は、陽極効果発生の防止、つまり陽極７の保護の観点から決定され、例えば５００ｗｔ．ｐｐｍに設定される。
In
ステップ６では、陽極７と陰極８の間に電源９から０．５〜５Ａ／ｄｍ2の電流が供給される。これにより、陽極７ではフッ素ガスが生成され、そのフッ素ガスは第１メイン通路１５から分岐通路７２を通じて排出され除害部７３にて無害化されて放出される。
In
ステップ７では、ステップ６と同様に、水分濃度測定装置５９によって測定された溶融塩中の水分濃度が基準濃度以下か否かが判定される。基準濃度以下と判定された場合にはステップ８に進む。陽極７と陰極８の間への通電は、溶融塩中の水分濃度が基準濃度以下となるまで行われる。
In
ステップ８では、陽極７と陰極８の間への通電が停止される。
In
以上にて、電解槽１の起動が完了し、電解槽１は陽極７と陰極８の間への通電が可能なスタンバイ状態となる。
Thus, the activation of the
なお、水分濃度測定装置５９による溶融塩中の水分濃度の測定に代わり、ガス濃度測定装置６１によってフッ素ガス中のＯＦ2等の反応生成物の濃度を測定するようにしてもよい。その場合には、上記ステップ３の後、陽極７と陰極８の間に電源９から０．５〜５Ａ／ｄｍ2の電流を供給し、陽極７から生成するフッ素ガス中の反応生成物の濃度を測定する。そして、反応生成物の濃度が基準濃度以下である場合には、陽極７と陰極８の間への通電が停止され、電解槽１はスタンバイ状態となる。一方、反応生成物の濃度が基準濃度を超える場合には、陽極７にて生成されるフッ素ガスを分岐通路７２を通じて排出し、反応生成物の濃度が基準濃度以下になった場合に陽極７と陰極８の間への通電が停止される。
Instead of measuring the moisture concentration in the molten salt by the moisture
次に、図１及び図３を参照して、フッ素ガスの供給準備手順について説明する。 Next, a fluorine gas supply preparation procedure will be described with reference to FIGS. 1 and 3.
図３に示すフッ素ガスの供給準備フローは、オペレータがガス供給準備スイッチをＯＮとすることによってスタートする。 The fluorine gas supply preparation flow shown in FIG. 3 starts when the operator turns on the gas supply preparation switch.
ステップ１１では、陽極７と陰極８の間への予備通電が開始される。電流は０Ａ／ｄｍ2から５Ａ／ｄｍ2までステップ状に上げられる。これにより、陽極７ではフッ素ガスが生成され、そのフッ素ガスは第１メイン通路１５から分岐通路７２を通じて排出され除害部７３にて無害化されて放出される。
In
ステップ１２では、第１ポンプ１７が起動すると共に、第１圧力調整弁１９による第１メイン通路１５の圧力制御が開始される。具体的には、コントローラ１０は、第１圧力計１３の検出結果に基づいて、第１メイン通路１５における第１ポンプ１７の上流側の圧力が第１設定値となるように、第１圧力調整弁１９の開度を制御して第１圧力調整弁１９を通じて還流するフッ素ガス流量を調整する。第１設定値は、例えば１００．５〜１０２．０ｋＰａに設定される。第１圧力計１３の検出圧力が第１設定値よりも小さい場合には、第１ポンプ１７の吸込側に還流するフッ素ガス流量が多くなるように、第１圧力調整弁１９の開度は大きく設定される。また、第１圧力計１３の検出圧力が第１設定値よりも大きい場合には、第１ポンプ１７の吸込側に還流するフッ素ガス流量が少なくなるように、第１圧力調整弁１９の開度は小さく設定される。ここで、第１圧力計１３の検出圧力が第１設定値よりも小さい場合において、バッファタンク２１にフッ素ガスが蓄圧された状態では、バッファタンク２１内のフッ素ガスは第１ポンプ１７側へと逆流して第１圧力調整弁１９を通じて還流することになる。
In step 12, the
ステップ１３では、精製装置１６の片系統の入口弁と出口弁が開弁する。ここでは、第１精製装置１６ａの入口弁２２ａと出口弁２３ａが開弁し、第１精製装置１６ａと第１ポンプ１７が接続される。
In
ステップ１４では、第２差圧計７１によって検出された起動弁７０の前後の圧力差が設定範囲内か否かが判定される。設定範囲内と判定された場合にはステップ１６に進む。一方、設定範囲を超えると判定された場合にはステップ１５に進む。
In
ステップ１６では、起動弁７０が開弁すると共に第１遮断弁７４が閉弁し、電解槽１の第１気室１１ａと第１ポンプ１７の接続が行われる。これにより、陽極７にて生成されたフッ素ガスは、第１ポンプ１７によって搬送されてバッファタンク２１へと導かれる。
In
ステップ１５では、第２差圧計７１によって検出された起動弁７０の前後の圧力差が設定範囲内となるように第１設定値の変更が行われる。具体的には、起動弁７０上流の圧力が下流の圧力よりも大きいことによって起動弁７０の前後差圧が設定範囲を超えている場合には、起動弁７０下流の圧力を大きくすべく第１設定値は大きい値に変更される。これにより、第１圧力調整弁１９の開度は大きくなり、起動弁７０の前後差圧は小さくなる。一方、起動弁７０上流の圧力が下流の圧力よりも小さいことによって起動弁７０の前後差圧が設定範囲を超えている場合には、起動弁７０下流の圧力を小さくすべく第１設定値は小さい値に変更される。これにより、第１圧力調整弁１９の開度は小さくなり、起動弁７０の前後差圧は小さくなる。第１設定値の変更は、起動弁７０の前後差圧が設定範囲内と判定されるまで繰り返し行われる。そして、設定範囲内と判定された場合には、ステップ１６に進み、上述したように、第１気室１１ａと第１ポンプ１７の接続が行われる。設定範囲は、電解槽１のサイズによるが、例えば５００Ｐａに設定される。
In
このように、起動弁７０の開弁、つまり第１気室１１ａと第１ポンプ１７との接続は、起動弁７０の前後差圧が設定範囲内である場合に行われる。したがって、起動弁７０が開弁した際に、第１気室１１ａのフッ素ガスが急激に起動弁７０の下流に流れ込むことが防止されるため、陽極室１１の液面レベルの変動が抑制される。よって、第１気室１１ａと第１ポンプ１７との接続を安定に行うことができる。
Thus, the opening of the starting
ステップ１７では、第３遮断弁５７が開弁し、バッファタンク２１のフッ素ガスは、第１メイン通路１５から分岐通路５５を通じて排出され除害部５６にて無害化されて放出される。
In
ステップ１８では、流量制御弁２７によるバッファタンク２１の圧力制御が開始される。具体的には、コントローラ１０は、第２圧力計２４の検出結果に基づいて、バッファタンク２１の圧力が設定範囲内（基準圧力）となるように、流量制御弁２７の開度を制御する。設定範囲は、例えば１１０〜４００ｋＰａの範囲に設定される。このように、フッ素ガスの供給準備手順においては、流量制御弁２７はフッ素ガスの流量制御ではなく、バッファタンク２１の圧力制御を行うことになる。
In
以上にて、フッ素ガスの供給準備が完了する。これにより、フッ素ガス生成装置１００では、陽極７と陰極８の間に必要最小限の電流が通電され、外部装置４へのフッ素ガスの供給が可能な状態となる。
The preparation for supplying fluorine gas is thus completed. As a result, in the fluorine
なお、副生ガス処理系統３についても、第２気室１２ａと第２ポンプ３１との接続を安定に行うために、フッ素ガス供給系統２と同様に、第２気室１２ａと第２ポンプ３１との間に起動弁及び分岐通路を設け、上記ステップ１２，１４，１５，及び１６と同様の手順を行うようにしてもよい。また、副生ガス処理系統３に第２ポンプ３１を設けず、陰極８にて生成された水素ガスが第２メイン通路３０を通じて直接排出されるようにしてもよい。
Note that the by-product
次に、図１及び図４を参照して、フッ素ガスの供給手順、及びフッ素ガス生成装置１００の通常運転時の制御について説明する。
Next, the fluorine gas supply procedure and the control during normal operation of the
図４に示すフッ素ガスの供給フロー及び通常運転制御は、オペレータがガス供給スイッチをＯＮとすることによってスタートする。 The fluorine gas supply flow and normal operation control shown in FIG. 4 are started when the operator turns on the gas supply switch.
ステップ２１では、流量制御弁２７がバッファタンク２１の圧力制御からフッ素ガスの流量制御に移行する。具体的には、コントローラ１０は、流量計２６によって検出されたフッ素ガスの流量が目標流量となるように、流量制御弁２７の開度を制御する。これにより、流量計２６によって検出されるフッ素ガス流量と目標流量とは、ほぼ一致することになる。
In
ステップ２２では、陽極７と陰極８の間の電流制御が５Ａ／ｄｍ2一定制御から外部装置４へのフッ素ガスの供給流量に応じた制御に変更される。この制御について具体的に説明する。陽極７と陰極８の間に通電する電流値と、陽極７にて発生するフッ素ガスの流量とには、以下に示す式の関係がある。
In
ここで、電流効率を９５％とすると、フッ素ガスの流量は、以下に示す式にて求められる。 Here, assuming that the current efficiency is 95%, the flow rate of the fluorine gas can be obtained by the following equation.
流量（Ｌ／ｍｉｎ）＝電流値（Ａ）×６．６１５５×１０-3 ・・・ （２） Flow rate (L / min) = Current value (A) × 6.6155 × 10 −3 (2)
上記（２）式はコントローラ１０のＲＯＭに記憶されている。コントローラ１０は、上記（２）式を用いて、フッ素ガスの目標流量に相当する電流値を演算し、この演算した電流値が陽極７と陰極８の間に供給されるように電源９を制御する。これにより、陽極７では、外部装置４へと供給されるフッ素ガス流量に相当するフッ素ガスが生成されることになる。
The above equation (2) is stored in the ROM of the
ステップ２３では、第２遮断弁２８が開弁すると共に第３遮断弁５７が閉弁する。これにより、バッファタンク２１のフッ素ガスは外部装置４へと供給され、通常運転に移行する。以下では、通常運転の制御について説明する。
In step 23, the second shut-off
ステップ２４では、オペレータによるフッ素ガスの目標流量の変更があるか否かが判定される。目標流量の変更があると判定された場合にはステップ２５進み、上記（２）式を用いて、変更された目標流量に相当する電流値が再演算される。再演算された電流値は電源９に出力され、電源９は陽極７と陰極８の間にその再演算された電流値を供給する。ここで、再演算された電流値が電源９の現状の電流値よりも高い場合には、陽極７と陰極８の間に供給する電流値を所定の上昇速度で再演算された電流値まで上昇させる。一方、再演算された電流値が電源９の現状の電流値よりも低い場合には、陽極７と陰極８の間に供給する電流値を再演算された電流値まで一気に低下させる。なお、陽極７と陰極８の間に供給される電流値として最低電流値が設定される。最低電流値は、例えば０．５Ａ／ｄｍ2程度に設定される。したがって、目標流量が０Ｌ／ｍｉｎであっても、陽極７と陰極８の間に供給される電流値は最低電流値より低下しないように制御される。ただし、流量計２６によって検出されるフッ素ガス流量が一定時間０Ｌ／ｍｉｎの状態が継続した場合には、後述するフッ素ガスの供給停止（図５参照）が実行される。
In
なお、ステップ２２及び２５では、陽極７と陰極８の間に供給する電流値として、上記（２）式を用いて、フッ素ガスの目標流量に相当する電流値を演算すると説明した。しかし、陽極７と陰極８の間に供給する電流値として、上記（２）式を用いて、流量計２６によって検出されたフッ素ガス流量に相当する電流値を演算するようにしてもよい。つまり、上記（２）式の流量（Ｌ／ｍｉｎ）を、フッ素ガスの目標流量ではなく、流量計２６によって検出されたフッ素ガス流量として演算するようにしてもよい。このようにして電流値を演算すれば、外部装置４へと供給されるフッ素ガス流量が連続的に変化するような場合には、それに対応して電極７にて生成されるフッ素ガスの流量を制御することが可能となる。
In
ステップ２５にて電流値が再演算された後、ステップ２６に進む。また、ステップ２４にて目標流量の変更がないと判定された場合には、電流値の再演算を行わずにステップ２６に進む。ステップ２２及び２５にて説明したように、陽極７と陰極８の間に供給される電流値はフッ素ガスの目標流量に基づいて演算されるため、陽極７では、外部装置４へと供給されるフッ素ガス流量に相当するフッ素ガスが生成されることになる。つまり、バッファタンク２１から外部装置４へと供給されるフッ素ガスは陽極７にて生成されるフッ素ガスによって補充されるため、理論的には、バッファタンク２１の圧力は常に一定に保たれることになる。しかし、上記（１）式中の電流効率は８５〜９９％程度の範囲で変動するため、バッファタンク２１から外部装置４へと供給されるフッ素ガス流量と陽極７にて生成されるフッ素ガス流量とに差が生じる可能性がある。その場合には、バッファタンク２１の圧力は一定に保たれず変動する。
After the current value is recalculated in step 25, the process proceeds to step 26. If it is determined in
そこで、ステップ２６では、第２圧力計２４によって検出されたバッファタンク２１の圧力が設定範囲外か否かが判定される。設定範囲外と判定された場合にはステップ２７に進み、陽極７と陰極８の間に供給する電流値の補正が行われる。具体的には、バッファタンク２１の圧力が、設定範囲よりも大きい場合にはステップ２２又はステップ２５にて演算された電流値が小さくなるように補正される。例えば、演算された電流値の９０％程度に補正される。一方、バッファタンク２１の圧力が、設定範囲よりも小さい場合にはステップ２２又はステップ２５にて演算された電流値が大きくなるように補正される。例えば、演算された電流値の１１０％程度に補正される。このように、ステップ２７では、演算された電流値が第２圧力計２４の検出結果に基づいて補正される。つまり、演算された電流値は、バッファタンク２１の圧力が設定範囲内（基準圧力）に保たれるように、第２圧力計２４の検出結果と設定範囲（基準圧力）との比較に基づいて補正される。設定範囲は、例えば１１０〜４００ｋＰａの範囲に設定される。
Therefore, in
ステップ２７にて電流値が補正された後、ステップ２８に進む。また、ステップ２６にてバッファタンク２１の圧力が設定範囲外でないと判定された場合には、電流値の補正を行わずにステップ２８に進む。第１圧力調整弁１９の開度は第１圧力計１３によって検出された圧力が第１設定値となるように制御され、第２圧力調整弁３３の開度は第３圧力計３５によって検出された圧力が第２設定値となるように制御される。第１設定値と第２設定値は、第１気室１１ａと第２気室１２ａの圧力が同等となるように、つまり、両室に圧力差が生じないような値に設定される。したがって、基本的には、第１気室１１ａと第２気室１２ａの圧力差は大きくならないように制御される。しかし、計器誤差等によって第１圧力計１３及び第３圧力計３５が示す圧力と実際の圧力とに差が生じた場合や、第１圧力計１３，第３圧力計３５から電解槽１までの圧力損失が経年変化した場合等には、第１気室１１ａと第２気室１２ａの圧力差が大きくなる可能性がある。第１気室１１ａと第２気室１２ａの圧力差は陽極室１１と陰極室１２の液面レベルの差に大きな影響を及ぼし、両室の液面レベルの差が大きくなると、第１気室１１ａのフッ素ガスと第２気室１２ａの水素ガスとが混触して反応するおそれがある。
After the current value is corrected in
そこで、ステップ２８では、第１差圧計２０によって検出された第１気室１１ａと第２気室１２ａとの圧力差が設定範囲外か否かが判定される。設定範囲外と判定された場合にはステップ２９に進み、第１差圧計２０によって検出された第１気室１１ａと第２気室１２ａとの圧力差がＲＯＭに記憶され予め定められた設定範囲となるように第１設定値又は第２設定値の変更が行われる。具体的には、第１気室１１ａの圧力が第２気室１２ａの圧力よりも大きいことによって両室の差圧が設定範囲を超えている場合には、第１気室１１ａの圧力を小さくすべく第１設定値が小さい値に変更されるか、又は第２気室１２ａの圧力を大きくすべく第２設定値が大きい値に変更される。これにより、第１圧力調整弁１９の開度が小さくなるか、又は第２圧力調整弁３３の開度が大きくなり、第１気室１１ａと第２気室１２ａとの圧力差は小さくなる。一方、第１気室１１ａの圧力が第２気室１２ａの圧力よりも小さいことによって両室の差圧が設定範囲を超えている場合には、第１気室１１ａの圧力を大きくすべく第１設定値が大きい値に変更されるか、又は第２気室１２ａの圧力を小さくすべく第２設定値が小さい値に変更される。これにより、第１圧力調整弁１９の開度が大きくなるか、又は第２圧力調整弁３３の開度が小さくなり、第１気室１１ａと第２気室１２ａとの圧力差は小さくなる。なお、第１設定値及び第２設定値の双方を同時に変更するようにしてもよい。つまり、ステップ２８では、第１設定値及び第２設定値の少なくとも一方の変更が行われる。第１設定値及び第２設定値の変更は、両室の差圧が設定範囲内と判定されるまで繰り返し行われる。そして、設定範囲内と判定された場合にはステップ３０に進む。設定範囲は、電解槽１のサイズによるが、例えば５００Ｐａに設定される。
Therefore, in
このように、第１気室１１ａと第２気室１２ａとの圧力差は第１設定値及び第２設定値を変更することによって設定範囲内となるように制御されるため、計器誤差等によって第１圧力計１３及び第３圧力計３５が示す圧力と実際の圧力とに差が生じた場合や、第１圧力計１３，第３圧力計３５から電解槽１までの圧力損失が経年変化した場合でも、陽極室１１と陰極室１２との液面レベルに差が生じることが抑制され、電解槽１の液面レベル制御を安定して行うことができる。
As described above, the pressure difference between the
なお、以上のステップ２８では、第１設定値及び第２設定値の少なくとも一方を変更する場合について説明したが、第１設定値のみを変更することによって、第１気室１１ａと第２気室１２ａとの圧力差が設定範囲内となるように制御するようにしてもよい。
In the
また、第１圧力計１３は、第１メイン通路１５に設けられ、第１メイン通路１５における第１ポンプ１７の上流側の圧力を検出するものであり、第１気室１１ａの圧力を直接検出するものではない。また、同様に、第３圧力計３５は、第２メイン通路３０に設けられ、第２メイン通路３０における第２ポンプ３１の上流側の圧力を検出するものであり、第２気室１２ａの圧力を直接検出するものではない。そこで、第１圧力計１３，第３圧力計３５から電解槽１までの圧力損失の経年変化が及ぼす影響を無くすため、電解槽１の陽極室１１及び陰極室１２のそれぞれに第１気室１１ａ及び第２気室１２ａの圧力を直接検出する圧力計を設け、この圧力計の検出結果が第１設定値及び第２設定値となるように第１圧力調整弁１９及び第２圧力調整弁３３の開度を制御するようにしてもよい。ただし、この場合も、計器誤差等によって圧力計が示す圧力と実際の気室の圧力とに差が生じる場合が起こり得るため、ステップ２９のように、第１気室１１ａと第２気室１２ａとの圧力差が設定範囲となるように第１設定値及び第２設定値の変更を行うことは有効である。
The
ステップ３０では、第３差圧計５３によって検出された精製装置１６の前後差圧が設定値に達したか否かが判定される。設定値に達していないと判定された場合にはステップ２４に戻る。一方、設定値に達したと判定された場合にはステップ３１に進む。
In
ステップ３１では、第１精製装置１６ａのガス通過部５０内で凝固したフッ化水素の蓄積量が所定量に達したと判断して、第１精製装置１６ａから第２精製装置１６ｂへの運転切り替えが行われる。具体的には、停止中の第２精製装置１６ｂの入口弁２２ｂと出口弁２３ｂを開弁した後、運転中の第１精製装置１６ａの入口弁２２ａと出口弁２３ａを閉弁して運転切り替えが行われる。精製装置１６の運転切り替え完了後、ステップ２４に戻る。
In
通常運転の間、ステップ２４〜ステップ３１が繰り返される。
次に、図１及び図５を参照して、フッ素ガスの供給停止手順について説明する。 Next, a fluorine gas supply stop procedure will be described with reference to FIGS.
図５に示すフッ素ガスの供給停止フローは、オペレータがガス供給スイッチをＯＦＦとすることによってスタートする。また、上記ステップ２４にて説明したように、流量計２６によって検出されるフッ素ガス流量が一定時間０Ｌ／ｍｉｎの状態が継続した場合、つまり外部装置４へのフッ素ガス供給流量が一定時間０Ｌ／ｍｉｎの状態が継続した場合にも、図５に示すフッ素ガスの供給停止フローがスタートする。
The fluorine gas supply stop flow shown in FIG. 5 starts when the operator turns off the gas supply switch. Further, as described in
ステップ４１では、第３遮断弁５７が開弁すると共に第２遮断弁２８が閉弁する。これにより、外部装置へのフッ素ガスの供給が停止され、バッファタンク２１のフッ素ガスは分岐通路５５を通じて排出され除害部５６にて無害化されて放出される。
In
ステップ４２では、流量制御弁２７がフッ素ガスの流量制御からバッファタンク２１の圧力制御に移行する。具体的には、コントローラ１０は、第２圧力計２４の検出結果に基づいて、バッファタンク２１の圧力が設定範囲内となるように、流量制御弁２７の開度を制御する。
In
ステップ４３では、陽極７と陰極８の間に供給される電流値が５Ａ／ｄｍ2まで低下する。なお、流量計２６によって検出されるフッ素ガス流量が一定時間０Ｌ／ｍｉｎの状態が継続した結果、本供給停止フローが進行した場合には、このステップ４３はスキップされる。
In step 43, the current value supplied between the
ステップ４４では、第１遮断弁７４が開弁すると共に起動弁７０が閉弁する。これにより、陽極７にて生成されたフッ素ガスは分岐通路７２を通じて排出され除害部７３にて無害化されて放出される。
In step 44, the first shut-off
ステップ４５では、陽極７と陰極８の間の通電が停止される。
In
ステップ４６では、運転中の第２精製装置１６ｂの入口弁２２ｂと出口弁２３ｂが閉弁され、精製装置１６が停止する。
In
ステップ４７では、第１ポンプ１７が停止し、第１圧力調整弁１９による第１メイン通路１５の圧力制御が停止する。
In step 47, the
ステップ４８では、第３遮断弁５７が閉弁し、流量制御弁２７によるバッファタンク２１の圧力制御が停止する。
In step 48, the
以上にて、フッ素ガスの供給停止が完了し、電解槽１はスタンバイ状態となる。
Thus, the supply stop of the fluorine gas is completed, and the
次に、図１及び図６を参照して、電解槽１の停止手順について説明する。電解槽１の停止は、フッ素ガス生成装置１００を長期間停止させる場合に行われる。
Next, with reference to FIG.1 and FIG.6, the stop procedure of the
図６に示す電解槽１の停止フローは、オペレータが電解槽１の電源９のスイッチをＯＦＦとすることによってスタートする。
The stop flow of the
ステップ５１では、温度調節装置６５が停止し、溶融塩の温度制御が停止する。
In
ステップ５２では、流量制御弁４２が閉弁し、フッ化水素供給源４０から電解槽１へのフッ化水素の供給が停止される。これにより、溶融塩の液面レベル制御が停止する。
In step 52, the
ステップ５３では、水分濃度測定装置５９による溶融塩中の水分濃度測定が停止する。なお、水分濃度測定装置５９に代わりガス濃度測定装置６１を用いる場合には、ガス濃度測定装置６１によるフッ素ガス中の反応生成物の濃度測定が停止する。
In
以上にて、電解槽１の停止が完了する。これにより、フッ素ガス生成装置１００の停止が完了する。
Thus, the stop of the
以上の実施の形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。 According to the above embodiment, there exist the effects shown below.
電源９から陽極７と陰極８の間に供給される電流値はバッファタンク２１から外部装置４へと供給されるフッ素ガス流量に基づいて演算され、その演算された電流値はバッファタンク２１の圧力に基づいて補正されるため、フッ素ガスを外部装置４へと安定して自動供給することができる。
The current value supplied from the
また、フッ素ガス生成装置１００の起動時には、コントローラ１０は、第２差圧計７１によって検出された圧力差が予め定められた設定範囲内となるように第１設定値を変更し、圧力差が設定範囲内となった場合に起動弁７０を開弁する。このように、上流と下流の圧力差が小さい状態で起動弁７０の開弁が行われ、第１気室１１ａと第１ポンプ１７との接続が行われる。したがって、フッ素ガス生成装置１００の起動時において、電解槽１の液面レベルの変動を抑制することができる。
In addition, when the fluorine
また、フッ素ガス生成装置１００の通常運転時には、コントローラ１０は、第１圧力計１３によって検出された圧力が予め定められた第１設定値となるように第１圧力調整弁１９の開度を制御すると共に、第１差圧計２０によって検出された第１気室１１ａと第２気室１２ａとの圧力差が予め定められた設定範囲内となるように第１設定値又は第２設定値を変更する。したがって、第１気室１１ａと第２気室１２ａとの圧力差が大きくなることが防止され、電解槽１の液面レベル制御を安定して行うことができる。
Further, during the normal operation of the fluorine
このように、フッ素ガス生成装置１００では、起動時及び通常運転時における電解槽１の液面レベル変動を最小限に抑えるために、第１メイン通路１５、第１気室１１ａ、及び第２気室１２ａの圧力が高精度に制御される。
As described above, in the fluorine
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
例えば、図１では、機器や弁毎にコントローラ１０を図示したが、各計器の検出結果を１つのコントローラに出力し、その１つのコントローラにて各機器及び各弁の動作を制御するようにしてもよい。
For example, in FIG. 1, the
また、上記実施の形態では、精製装置１６がフッ素とフッ化水素との沸点の違いを利用して、フッ素ガスからフッ化水素ガスを分離して取り除く深冷精製装置である場合について説明した。精製装置１６として、深冷精製装置に代わり、フッ素ガス中のフッ化水素ガスをフッ化ナトリウム（ＮａＦ）等の吸着剤に吸着させてフッ素ガスからフッ化水素ガスを分離して取り除く装置を用いるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
本発明は、フッ素ガスを生成する装置に適用することができる。 The present invention can be applied to an apparatus that generates fluorine gas.
１００ フッ素ガス生成装置
１ 電解槽
２ フッ素ガス供給系統
３ 副生ガス処理系統
４ 外部装置
７ 陽極
８ 陰極
９ 電源
１０ コントローラ
１１ａ 第１気室
１２ａ 第２気室
１３ 第１圧力計
１５ 第１メイン通路
１７ 第１ポンプ
１９ 第１圧力調整弁
２０ 第１差圧計
２１ バッファタンク
２４ 第２圧力計
２６ 流量計
２７ 流量制御弁
３０ 第２メイン通路
４０ フッ化水素供給源
７０ 起動弁
７１ 第２差圧計
DESCRIPTION OF
Claims (2)
溶融塩が貯留され、溶融塩に浸漬された陽極にて生成されたフッ素ガスを主成分とする主生ガスが導かれる第１気室と、溶融塩に浸漬された陰極にて生成された水素ガスを主成分とする副生ガスが導かれる第２気室とが溶融塩液面上に分離して区画された電解槽と、
前記第１気室に接続され、前記電解槽の前記陽極にて生成された主生ガスを外部装置へと供給するための第１メイン通路と、
前記第１メイン通路に設けられ、前記第１気室から主生ガスを導出して搬送する第１搬送機器と、
前記第１メイン通路における前記第１搬送機器の上流側の圧力又は前記第１気室の圧力を検出する第１圧力検出器と、
前記第１搬送機器の吐出側と吸込側を接続する第１還流通路と、
前記第１還流通路に設けられ、前記第１搬送機器から吐出された主生ガスを当該第１搬送機器の吸込側へと戻すための第１圧力調整弁と、
前記第１圧力検出器によって検出された圧力が予め定められた第１設定値となるように、前記第１圧力調整弁の開度を制御する制御装置と、
前記第１気室と前記第２気室との圧力差を検出する差圧検出器と、
前記第１メイン通路における、前記第１還流通路より上流側で前記第１気室より下流側の位置に配置された起動弁と、
閉状態における前記起動弁の上流側と下流側の差圧を検出する第２差圧検出器と、
を備え、
前記制御装置は、
前記フッ素ガス生成装置の起動時に、前記第２差圧検出器によって検出された圧力差が予め定められた範囲内となるように前記第１設定値を変更し、前記第２差圧検出器によって検出された圧力差が前記予め定められた範囲内となった場合に前記起動弁を開弁し、
通常運転時に、前記差圧検出器によって検出された圧力差が予め定められた設定範囲内となるように前記第１設定値を変更することを特徴とするフッ素ガス生成装置。 A fluorine gas generator that generates fluorine gas by electrolyzing hydrogen fluoride in a molten salt,
A first air chamber in which a main gas mainly composed of fluorine gas generated in an anode immersed in the molten salt is introduced and hydrogen generated in the cathode immersed in the molten salt. An electrolytic cell in which a second gas chamber into which a by-product gas containing a gas as a main component is guided is separated on the surface of the molten salt solution;
A first main passage connected to the first air chamber and for supplying main raw gas generated at the anode of the electrolytic cell to an external device;
A first transfer device provided in the first main passage, for deriving and transferring main raw gas from the first air chamber;
A first pressure detector for detecting a pressure on the upstream side of the first transfer device in the first main passage or a pressure of the first air chamber;
A first reflux passage connecting the discharge side and the suction side of the first transport device;
A first pressure regulating valve provided in the first reflux passage for returning the main raw gas discharged from the first transfer device to the suction side of the first transfer device;
A control device for controlling the opening of the first pressure regulating valve so that the pressure detected by the first pressure detector becomes a predetermined first set value;
A differential pressure detector for detecting a pressure difference between the first air chamber and the second air chamber;
An activation valve disposed at a position upstream of the first return passage and downstream of the first air chamber in the first main passage;
A second differential pressure detector for detecting a differential pressure between the upstream side and the downstream side of the start valve in the closed state;
With
The controller is
When the fluorine gas generator is started, the first set value is changed so that the pressure difference detected by the second differential pressure detector is within a predetermined range, and the second differential pressure detector When the detected pressure difference falls within the predetermined range, the start valve is opened,
In the normal operation, the first set value is changed so that the pressure difference detected by the differential pressure detector is within a predetermined set range.
前記第２メイン通路に設けられ、前記第２気室から副生ガスを導出して搬送する第２搬送機器と、
前記第２搬送機器の上流側の前記第２メイン通路の圧力又は前記第２気室の圧力を検出する第２圧力検出器と、
前記第２搬送機器の吐出側と吸込側を接続する第２還流通路と、
前記第２還流通路に設けられ、前記第２搬送機器から吐出された副生ガスを当該第２搬送機器の吸込側へと戻すための第２圧力調整弁と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記第２圧力検出器によって検出された圧力が予め定められた第２設定値となるように前記第２圧力調整弁の開度を制御し、かつ前記差圧検出器によって検出された圧力差が前記設定範囲内となるように前記第１設定値及び前記第２設定値の少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項１に記載のフッ素ガス生成装置。 A second main passage connected to the second air chamber and for discharging by-product gas generated at the cathode to the outside;
A second transport device that is provided in the second main passage and that transports the by-product gas from the second air chamber;
A second pressure detector for detecting the pressure of the second main passage on the upstream side of the second transfer device or the pressure of the second air chamber;
A second reflux passage connecting the discharge side and the suction side of the second transfer device;
A second pressure regulating valve provided in the second reflux passage for returning the by-product gas discharged from the second transfer device to the suction side of the second transfer device;
The control device controls the opening of the second pressure regulating valve so that the pressure detected by the second pressure detector becomes a predetermined second set value, and is detected by the differential pressure detector. 2. The fluorine gas generation device according to claim 1, wherein at least one of the first set value and the second set value is changed so that the pressure difference is within the set range.
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