(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ化水素を含んだ溶融塩からなる電解浴が収容された電解槽を備えたフッ素ガス発生装置であって、
前記電解浴を電気分解して発生させたフッ素含有ガスを通過させる排出路と、
前記フッ素含有ガスから不純物を除去する除害塔とを有し、
前記排出路が、前記電解槽の気相部分と、前記除害塔とを連通するように設けられているものであり、
前記排出路内壁及び／又は前記排出路を通過するガスを、前記電解浴の融点以上に加熱する第１加熱手段を有しているものであることを特徴とするフッ素ガス発生装置。
【請求項２】
フッ化水素を含む溶融塩からなる電解浴が収容された電解槽を備え、前記電解浴を電気分解して発生させたフッ素含有ガスを通過させる排出路において、前記フッ素含有ガスにミストとして含まれる溶融塩の固化が抑制されるようになされていることを特徴とするフッ素ガス発生装置。
【請求項３】
前記除害塔より下流に設けられている圧力調節用バルブを有しており、
前記圧力調節用バルブが、シール部分を有し、
前記シール部分にフッ素樹脂が用いられていることを特徴とする請求項１に記載のフッ素ガス発生装置。
【請求項４】
前記第１加熱手段が、前記排出路の外壁に接して設けられている第１加熱体であり、
前記第１加熱体が、前記排出路の全長に亘って設けられていることを特徴とする請求項１又は３に記載のフッ素ガス発生装置。
【請求項５】
更に前記電解浴にフッ化水素を供給するフッ化水素供給装置を有しており、
前記フッ化水素供給装置が、
フッ化水素供給源と、
前記フッ化水素供給源から前記電解槽にフッ化水素を供給するフッ化水素供給路と、
前記フッ化水素供給路に不活性ガスを導入するパージ用ガス供給路と、
前記導入された不活性ガスにより前記フッ化水素供給路からフッ化水素を排出させる不活性ガス排出経路とを有しており、
前記パージ用ガス供給路及び前記不活性ガス排出経路を通過するガスをフッ化水素の沸点以上の温度に加熱する第２加熱手段を有していることを特徴とする請求項１，３又は４のいずれか１項に記載のフッ素ガス発生装置。
【請求項６】
前記第２加熱手段が、前記パージ用ガス供給路及び前記不活性ガス排出経路の外壁に接して設けられている第２加熱体であり、
前記第２加熱体が、前記パージ用ガス供給路及び前記不活性ガス排出経路の全長に亘って設けられていることを特徴とする請求項５に記載のフッ素ガス発生装置。
【請求項７】
更に前記電解浴にフッ化水素を供給するフッ化水素供給装置を有しており、
前記フッ化水素供給装置が、
前記フッ化水素供給源と、前記フッ化水素供給路と、前記パージ用ガス供給路と、前記不活性ガス排出経路とを有すると共に、少なくともフッ化水素供給源と、前記フッ化水素供給路と、前記パージ用ガス供給路との全てを加熱する第３加熱手段を有していることを特徴とする請求項１，３又は４のいずれか１項に記載のフッ素ガス発生装置。
【請求項８】
前記第３加熱手段が、前記フッ化水素供給路及び前記パージ用ガス供給路の外壁に接して設けられている第３加熱体であり、
前記第３加熱体が、前記フッ化水素供給路及び前記パージ用ガス供給路の全長に亘って設けられていることを特徴とする請求項７に記載のフッ素ガス発生装置。
【請求項９】
前記フッ化水素供給路において、前記フッ化水素供給路の途中から前記電解槽に至る一部が、前記不活性ガス排出経路となされており、
前記不活性ガス排出経路において、前記フッ化水素の供給停止時に、前記フッ化水素が前記フッ化水素供給路から導入された不活性ガスに置換可能となされていることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のフッ素ガス発生装置。
【請求項１０】
更に、前記電解浴を加熱するための槽加熱手段と、前記電解浴を冷却するための槽冷却手段とを有していることを特徴とする請求項１，３〜９のいずれか１項に記載のフッ素ガス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素ガスを発生させるフッ素ガス発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体製造装置に於いて、その装置内部のクリーニングや半導体基盤のエッチング目的でフッ素ガスが使用されており、このフッ素ガスのフッ素源としてフッ素ガス発生装置が使用されている。フッ素ガス発生装置は、フッ化水素などの溶融塩からなる電解浴を有する電解槽を有し、電解槽でフッ化水素を電解しフッ素ガスを発生させる装置が知られている。しかし、電解浴が温められるので、フッ素ガスに伴って電解浴のミストが電解槽から発生し、このミストは配管やバルブを通過するが、電解浴のミストにより配管やバルブが閉塞され、装置の連続運転が行いにくい。そこで、ミストによる閉塞を抑止するため、例えば、下記特許文献１に示すように、ガスに同伴した電解浴のミストをバルブなどに通過させる前に、フィルタによってあらかじめ除去するとともに、このフィルタを逆洗浄してフィルタに堆積したミストを洗浄し長時間の運転においても高稼動効率で作動することができるフッ素ガス生成装置が知られている。
【０００３】
また、排出管やバルブの閉塞を抑える脱ハロゲン化処理装置が、下記特許文献２に開示されている。この装置は、反応槽の底部に設けられている排出口が、反応槽の底面と同一又は底面よりも突出する状態で底栓バルブにより閉鎖されているので、被処理液が排出管や底栓バルブに貯留することを抑止して、処理効率を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６４２３１号公報
【特許文献２】特開２００５−３１９４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記引用文献１，２の装置においても、フィルタより上流の配管やバルブ等において電解浴や被処理液が詰まり、配管の閉塞やバルブの損傷が生じ、装置の長期間の連続運転が行いにくい。
【０００６】
また、電解浴となるフッ化水素を電解槽内に供給するフッ化水素供給システムにおいても、フッ化水素による配管の閉塞やバルブの損傷が生じることがある。電解槽にフッ化水素を供給しないとき、フッ化水素供給システムにおいて、フッ化水素ガスを電解槽へ供給する配管内を排気し、その後、この配管内へ不活性ガスを供給し、再び配管内を排気することを繰り返し、配管内部のガスをパージする。ここで、不活性ガスをフッ化水素ガス供給配管へ供給するとき、冷却した不活性ガスが他の配管から供給されると、他の配管に取り付けられたバルブ内部に残留したフッ化水素ガスが急激に冷却されて液化し、バルブのシール部分が腐食する。また、ガスを排気口へ送る配管の出口付近でパージガスが急激に冷却されると、パージガスに含まれたフッ化水素が液化し、配管等の腐食が起こる。また、配管の途中にマスフローコントローラーが設けられていることがあり、マスフローコントローラーの内部に残存したフッ化水素が液化すると、マスフローコントローラーの内部が腐食し、マスフローコントローラーが損傷する。したがって、これらの機器の寿命が短い。
【０００７】
また、フッ化水素が液化すると気体のときに比べて単位体積当りのモル数（分子量）が増えるため、上述のバルブ内部やマスフローコントローラーの内部の腐食が促進する。また、バルブの内部やマスフローコントローラーの内部は、配管のように直線でなく曲がり角が多いため、フッ化水素の液体と接触する確立が高く、腐食がより促進される。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、配管の閉塞やバルブ等の機器の損傷を抑え、長時間連続運転を行うことができるフッ素ガス発生装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のフッ素ガス発生装置は、フッ化水素を含んだ溶融塩からなる電解浴が収容された電解槽を備えたフッ素ガス発生装置であって、前記電解浴を電気分解して発生させたフッ素含有ガスを通過させる排出路と、前記フッ素含有ガスから不純物を除去する除害塔とを有し、前記排出路が、前記電解槽の気相部分と、前記除害塔とを連通するように設けられているものであり、前記排出路内壁及び／又は前記排出路を通過するガスを、前記電解浴の融点以上に加熱する第１加熱手段を有している。
【００１０】
上記構成によると、第１加熱手段により、排出路内壁及び／又は排出路が電解浴の融点（約７０℃）以上、例えば、約７５℃に加熱、維持されるので、電解浴から飛散したミスト状の溶融塩が排出路を通過するときに固化しない。したがって、電解浴から飛散した溶融塩により排出路に設けられた配管の閉塞やバルブ、マスフローコントローラーなどの機器の損傷を軽減でき、フッ素ガス発生装置を長期間連続的に運転することができる。
【００１１】
本発明のフッ素ガス発生装置は、フッ化水素を含む溶融塩からなる電解浴が収容された電解槽を備え、前記電解浴を電気分解して発生させたフッ素含有ガスを通過させる排出路及び／又は前記電解槽にフッ化水素を供給する供給路において、前記フッ素含有ガスにミストとして含まれる溶融塩の固化及び／又は前記フッ化水素の液化が抑制されるようになされている。
【００１２】
上記構成によると、電解浴から飛散した溶融塩が気体の状態で排出路を通過する。また、フッ化水素が気体の状態のまま供給路を通過する。このため、従来のフッ素ガス発生装置で生じた、溶融塩の固化やフッ化水素の液化による配管やバルブなどの腐食の心配がなく、フッ化水素ガス供給装置で生じた、フッ化水素の液化によるバルブなどの機器の内部がフッ化水素により腐食することを抑止できる。したがって、配管の閉塞やバルブ及びマスフローコントローラーなどの機器の損傷を軽減できるので、フッ素ガス発生装置を長期間連続的に運転することができる。
【００１３】
また、本発明のフッ素ガス発生装置は、前記除害塔より下流に設けられている圧力調節用バルブを有しており、前記圧力調節用バルブが、シール部分を有し、前記シール部分にフッ素樹脂が用いられていることが好ましい。
【００１４】
上記構成によると、除害塔を通過したフッ素を含有するガスは、電解浴の融点以上に加熱されないので、電解浴の融点より低い温度になる。フッ素を含有するガスは、電解浴の融点より低い温度になると反応性が弱まるので、圧力調節用バルブを通過しても、圧力調節用バルブのシール部分のフッ素樹脂、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ(ポリ３フッ化エチレン)、ＰＶＤＦ(ポリフッ化ビニリデン)、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル)や、ＶＦ２（ビニリデンフルオライド）、ＨＦＰ（ヘキサフルオロポリプロピレン）、ＴＦＥ（テトラフロオロエチレン）、ＰＭＶＥ（パーフルオロメチルビニルエーテル）等のモノマーを用いた共重合体等が侵食されにくくなり、圧力調整バルブの寿命を長くすることができる。
【００１５】
また、前記第１加熱手段が、前記排出路の外壁に接して設けられている加熱体であり、前記加熱体が、前記排出路の全長に亘って設けられていることが好ましい。この構成によると、排出路の全長に亘って第１加熱体が設けられているので、排出路の温度を均一に保つことができ、排出路の部分的な過度の温度上昇や温度不足による溶融塩の固化やフッ化水素の液化を抑止することができる。
【００１６】
また、更に前記電解浴にフッ化水素を供給するフッ化水素供給装置を有しており、前記フッ化水素供給装置が、フッ化水素供給源と、前記フッ化水素供給源から前記電解槽にフッ化水素を供給するフッ化水素供給路と、前記フッ化水素供給路に不活性ガスを導入するパージ用ガス供給路と、前記導入された不活性ガスにより前記フッ化水素供給路からフッ化水素を排出させる不活性ガス排出経路とを有しており、前記パージ用ガス供給路及び前記不活性ガス排出経路を通過するガスをフッ化水素の沸点以上の温度に加熱する第２加熱手段を有していることが好ましい。
【００１７】
上記構成によると、フッ化水素供給路をパージするとき、パージ用ガス供給路及び不活性ガス排出経路の配管、バルブ及びバルブなどの機器内部に残存したフッ化水素が固化および液化しないため、パージ用ガス供給路及び不活性ガス排出経路に設けられた配管、バルブ及びマスフローコントローラーなどの機器の損傷を抑止でき、これら配管及び機器の長寿命化を図ることができる。また、冷却された不活性ガスがパージ用ガス供給路の入口から導入されたり、不活性ガス排出経路の出口で不活性ガスが急激に冷却されたりしても、不活性ガスが加熱されるので、配管及び機器の内部に残存したフッ化水素が冷却されることがなく、配管、バルブ及びマスフローコントローラーなどの機器がフッ化水素により腐食しない。
【００１８】
また、本発明にかかるガス発生装置は、前記第２加熱手段が、前記パージ用ガス供給路及び前記不活性ガス排出経路の外壁に接して設けられている第２加熱体であり、前記第２加熱体が、前記パージ用ガス供給路及び前記不活性ガス排出経路の全長に亘って設けられていることが好ましい。この構成によると、パージ用ガス供給路及び不活性ガス排出経路の全長に亘って第２加熱体が設けられているので、パージ用ガス供給路及び不活性ガス排出経路の温度を均一に保つことができ、パージ用ガス供給路及び不活性ガス排出経路の部分的な過度の温度上昇や温度不足による溶融塩の固化やフッ化水素の液化を抑止することができる。
【００１９】
また、別の観点として、本発明にかかるガス発生装置は、更に前記電解浴にフッ化水素を供給するフッ化水素供給装置を有しており、前記フッ化水素供給装置が、前記フッ化水素供給源と、前記フッ化水素供給路と、前記パージ用ガス供給路と、前記不活性ガス排出経路とを有すると共に、少なくともフッ化水素供給源と、前記フッ化水素供給路と、前記パージ用ガス供給路との全てを加熱する第３加熱手段を有していることが好ましい。ここで、加熱温度は、フッ化水素の沸点以上（約２０℃以上）が好ましい。これにより、フッ化水素供給源と、フッ化水素供給路と、パージ用ガス供給路と、不活性ガス排出経路との内部をフッ化水素の沸点以上（約２０℃以上）に保温できる。これによって、フッ化水素供給装置の設置場所の環境温度が急激に変化しても、フッ化水素供給源と、フッ化水素供給路と、パージ用ガス供給路と、不活性ガス排出経路との内部に存在したフッ化水素が液化しない。したがって、フッ化水素による配管やバルブなどの機器の腐食を軽減でき、これらの機器の長寿命化を図ることができる。
【００２０】
また、本発明にかかるガス発生装置は、第３加熱手段が、前記フッ化水素供給路及び前記パージ用ガス供給路の外壁に接して設けられている第３加熱体であり、
前記第３加熱体が、前記フッ化水素供給路及び前記パージ用ガス供給路の全長に亘って設けられていることが好ましい。この構成によると、フッ化水素供給路及びパージ用ガス供給路の全長に亘って第３加熱体が設けられているので、フッ化水素供給路及びパージ用ガス供給路の温度を均一に保つことができ、フッ化水素供給路及びパージ用ガス供給路の部分的な過度の温度上昇や温度不足による溶融塩の固化やフッ化水素の液化を抑止することができる。
【００２１】
また、前記フッ化水素供給路は、その途中から電解槽に至る一部が前記不活性ガス排出経路となされ、フッ化水素の供給停止時に前記不活性ガスにより置換可能となされていることが好ましい。これによって、簡易な構成で、配管やバルブなどの機器の腐食を軽減しながら、フッ化水素供給路をパージできる。
【００２２】
更に、前記電解浴を加熱するための槽加熱手段と、前記電解浴を冷却するための槽冷却手段とを有していることが好ましい。
【００２３】
上記構成によると、槽加熱手段及び槽冷却手段によって、電解槽及び電解浴の温度を適切な温度に調節、制御できるので、電解槽へのフッ化水素の供給時等に起因する電解浴の過剰な温度上昇を抑え、溶融塩に由来するミストの飛散を抑止できる。また、電解槽よりも下流に設けられている配管やバルブ等の部材が電解浴によって詰まることを抑止できる。また、電解槽を構成している図示しない部品、例えば、ガスシール部分、付属バルブ等の温度の上昇を抑止でき、これらの部品の寿命を長くすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のフッ素ガス発生装置によると、電解浴から飛散したミスト状の溶融塩や電解浴に供給されるフッ化水素が液化することを抑止できる。これによって、配管の閉塞やバルブ等の機器の損傷を低減でき、フッ素ガス発生装置を長時間連続的に運転することができる。また、フッ化水素供給装置の配管やバルブ等の内部がフッ化水素の沸点以上に加熱されているので、配管やバルブ等の内部に存在するフッ化水素が液化しない。このように、これらの機器がフッ化水素によって損傷することを軽減でき、フッ化水素供給装置の部品の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態によるフッ素ガス発生装置の主要部の概略図である。
【図２】本発明の参考実施形態によるフッ素ガス発生装置の主要部の概略図である。
【図３】本発明の一変形例によるフッ素ガス発生装置の概略図である。
【図４】本発明の一変形例によるフッ素ガス発生装置の概略図である。
【図５】本発明の一変形例によるフッ素ガス発生装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
〔第１実施形態〕
ここでは、本発明に係るフッ素ガス発生装置の第１実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る表面処理装置の主要部の概略構成図である。図１において、フッ素ガス発生装置１００は、陽極室１と陰極室２とを備えた電解槽３と、電解槽３に収容されている電解浴４と、陽極室１から発生したフッ素ガスに含まれるフッ化水素ガスを除去する第１除害塔５ａと、陰極室２から発生した水素ガスに含まれるフッ化水素ガスを除去する第２除害塔５ｂと、第１除害塔５ａより下流に設けられている第１圧力調整バルブ６ａと、第２除害塔５ｂより下流に設けられている第２圧力調整バルブ６ｂと、電解槽３の陽極室１側に設けられているフッ素ガス発生口７ａと第１除害塔５ａとの間に接続されている第１配管８ａと、電解槽３の陰極室２側に設けられている水素ガス発生口７ｂと第２除害塔５ｂとの間に接続されている第２配管８ｂとを有している。ここで、電解槽縁切りバルブ９ａと第１配管８ａと除害塔入口縁切りバルブ１０ａとで排出路１１ａが構成され、電解槽縁切りバルブ９ｂと第２配管８ｂと除害塔入口縁切りバルブ１０ｂとで排出路１１ｂが構成されている。排出路１１ａ、１１ｂにはそれぞれ、第１ラインヒーター１２ａ及び第２ラインヒーター１２ｂが設けられている。また、電解槽３の外側には、電解浴加温ヒーター１３が設けられており、電解槽３及び電解浴加温ヒーター１３の外側には、さらに電解浴加温ヒーター保護カバー１４が設けられている。そして、電解槽３の近傍には冷却ファン１５が設けられている。
【００２８】
電解槽３は、Ｎｉ、モネル、純鉄、ステンレス鋼等の金属や合金で形成されている。電解槽３は、モネル等からなる隔壁１６によって、陽極室１及び陰極室２に分離されている。陽極室１には、陽極１７が配置されている。陽極１７には低分極性炭素電極やＮｉ（ニッケル）を使用することが好ましい。陰極室２には、陰極１８が配置されている。陰極１８には、Ｎｉや鉄等を使用することが好ましい。陽極１７と隔壁１６との距離、及び陰極１８と隔壁１６との距離は略同じとすることが好ましい。これによって、複極化により生ずる隔壁１６の溶解を生じにくくでき、電解槽３の寿命の延命効果を得ることができる。電解槽３の上蓋には、電解槽３を陽極室１と陰極室２とに分離している隔壁１６と、陽極室１から発生するフッ素ガスのフッ素ガス発生口７ａと、陰極室２から発生する水素ガスの水素ガス発生口７ｂと、電解浴４の液面高さが低下した場合に電解浴４に供給されるフッ化水素のフッ化水素供給管３１が挿入されたフッ化水素導入口（図示せず）と、陽極室１の電解浴４の液面レベルを検知する第１液面検知センサ１９と、陰極室２の液面レベルを５段階で検知する第２第２液面検知センサ２０と、陽極室１の圧力を測定する圧力計２１、陰極室２の圧力を測定する圧力計２２と、電解浴４の温度を測るための図示しない温度計が設けられている。
【００２９】
電解浴４は、フッ化カリウム−フッ化水素系やフッ化アンモニウム−フッ化水素系の混合溶融塩で、電解槽３内部に満たされているものである。電解浴４に用いられる混合溶融塩は、室温より高い融点を有するものが多いので、電解槽３の外周部に電解浴加温ヒーター１３が設けられている。なお、電解浴４に用いられる混合溶融塩の融点の例として、例えば、約７０℃（ＫＦ・２ＨＦ）や約５０℃（ＮＨ４Ｆ・２ＨＦ）がある。
【００３０】
第１除害塔５ａは、陽極室１から発生する不要な成分を除去するものである。第１除害塔５ａは、例えば、電解浴４にフッ化水素が含まれている場合で、電気分解によりフッ素ガスを発生させるときには、フッ素ガス及びフッ化水素に対して耐食性を有する材料、例えば、ステンレス鋼、モネル、Ｎｉ（ニッケル）で形成されていることが好ましい。また、第１除害塔５ａの内部にはフッ化ナトリウム（以下、ＮａＦとする）等の除害剤が充填されており、導入されたフッ素ガス中に含まれるフッ化水素を除去する。なお、フッ化水素が除去されたフッ素ガスは、第１除害塔下流の導出路２３ａを通って導出される。
【００３１】
第２除害塔５ｂは、陰極室２から発生する不要な成分を除去するものであり、前述した第１除害塔５ａと同様に、例えば、電解浴４にフッ化水素が含まれており、電気分解により水素ガスを発生させるときには、フッ素ガス及びフッ化水素に対して耐食性を有する材料、例えば、ステンレス鋼、モネル、Ｎｉで形成されていることが好ましい。また、第２除害塔５ｂの内部にはＮａＦやＣａＣＯ３等が装填されており、導入されたガス中に含まれるフッ化水素を除去するものである。なお、フッ化水素が除去された水素ガスは、第２除害塔５ｂ下流の導出路２３ｂを通って導出される。
【００３２】
第１圧力調整バルブ６ａは、第１除害塔５ａより下流の導出路２３ａの途中に設けられており、圧力計２１の圧力に応じて連動して開閉して陽極室１の圧力を調整するものである。これによって、陽極室１が減圧になることを抑止できる。第１圧力調整バルブ６ａは、シール部分（図示せず）を有しており、このシール部分にはフッ素樹脂が用いられており、例えば、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）、ＰＣＴＦＥ(ポリ３フッ化エチレン)、ＰＶＤＦ(ポリフッ化ビニリデン)、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル)や、ＶＦ２（ビニリデンフルオライド）、ＨＦＰ（ヘキサフルオロポリプロピレン）、ＴＦＥ（テトラフロオロエチレン）、ＰＭＶＥ（パーフルオロメチルビニルエーテル）等のモノマーを用いた共重合体等を用いることができる。このような材質を有するシール部分を備えていると、第１圧力調整バルブ６ａを通過するフッ素ガスやフッ素ガスに含まれたフッ化水素によって、シール部分（図示せず）が侵食されにくくなり、第１圧力調整バルブ６ａの寿命をより長くすることができる。尚、シール部分とは、第１圧力調整バルブ６ａを構成している金属部材と樹脂部材との接合により第１圧力調整バルブ６ａの閉動作時の締め切りの機能をする部分であり、第１圧力調整バルブ６ａの例として、ダイアフラムバルブやベローズバルブが挙げられる。また、前述の閉動作時の締め切りに加え、金属部材と樹脂部材との接合により第１圧力調整バルブ６ａ外部と第１圧力調整バルブ６ａ内部との縁切りをするためのシール部分でもよく、第１圧力調整バルブ６ａは、このような縁切りをするシール部分を有したボールバルブ等であってもよい。
【００３３】
第２圧力調整バルブ６ｂは、第２除害塔５ｂより下流の導出路２３ｂの途中に設けられており、上述の第１圧力調整バルブ６ａと同様に、圧力計２２の圧力に応じて連動して開閉して陰極室２の圧力を調整するものである。これによって、陰極室２が減圧になることを抑止できる。第２圧力調整バルブ６ｂも第１圧力調整バルブ６ａと同様に、シール部分（図示せず）を有しており、このシール部分にはフッ素樹脂が用いられており、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ(ポリ３フッ化エチレン)、ＰＶＤＦ(ポリフッ化ビニリデン)、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル)や、ＶＦ２（ビニリデンフルオライド）、ＨＦＰ（ヘキサフルオロポリプロピレン）、ＴＦＥ（テトラフロオロエチレン）、ＰＭＶＥ（パーフルオロメチルビニルエーテル）等のモノマーを用いた共重合体等を用いることができる。このような材質を有するシール部分を備えていると、第２圧力調整バルブ６ｂを通過するフッ素ガスやフッ素ガスにふくまれたフッ化水素によって、シール部分（図示せず）が侵食されにくくなり、第２圧力調整バルブ６ｂの寿命をより長くすることができる。
【００３４】
第１配管８ａは、フッ素ガス発生口７ａと第１除害塔５ａとの間に設けられている配管であり、陽極室１の気相部分と第１除害塔５ａとを連通するように接続されているものである。第１配管８ａに設けられている第１ラインヒーター１２ａによって、第１配管８ａ内壁及び第１配管８ａ内の温度が均一に温められ、第１配管８ａを通過するガスは、電解浴４の融点（約７０℃）以上の、例えば、約７５℃に加熱、維持されている。
【００３５】
第２配管８ｂは、水素ガス発生口７ｂと第２除害塔５ｂとの間に設けられている配管であり、陰極室２の気相部分と第２除害塔５ｂとを連通するように接続されているものである。第２配管８ｂに設けられている第２ラインヒーター１２ｂによって、第２配管８ｂ内壁及び第２配管８ｂ内の温度が均一に温められ、第２配管８ｂを通過するガスは、電解浴４の融点（約７０℃）以上の約７５℃に加熱、維持されている。
【００３６】
第１ラインヒーター１２ａは、フッ素ガス発生口７ａから第１除害塔５ａ入口までの全長において、電解槽縁切りバルブ９ａと第１配管８ａと除害塔入口縁切りバルブ１０ａとが設けられている排出路１１ａを、螺旋状に巻き付けるようにして設けられている。図１に示すように、第１ラインヒーター１２ａは、電解槽縁切りバルブ９ａと第１配管８ａと除害塔入口縁切りバルブ１０ａとの外壁に接して設けられている。この第１ラインヒーター１２ａによって、排出路１１ａの内壁及び／又は排出路１１ａ内部は電解浴４の融点以上に均一に維持、加熱されている。これにより、フッ素ガス発生口７ａから発生した、電解浴４に由来するミストが、排出路１１ａにおいて固化することを抑止でき、陽極室１の気相部分から第１除害塔５ａまでの間の排出路１１ａに設けられている電解槽縁切りバルブ９ａと第１配管８ａと除害塔入口縁切りバルブ１０ａとに溶融塩が詰まることを抑止できる。なお、第１ラインヒーター１２ａは、本実施形態に示すように巻き付けるように設けられているものに限らず、第１配管８ａの延設方向に沿って、第１配管８ａに接するか又は近接させて設けられた、直線状のもの、螺旋状ものを用いたり、帯状のものを巻き回すようにしたりしてもよい。また、第１ラインヒーター１２ａは、バルブ部分などの熱容量の大きい部位にはその熱容量に応じて加熱量を高めるようにするのが好ましい。更に、第１ラインヒーター１２ａとして、例えば、電熱線を包含した通常のヒーターや、シリコンゴムで絶縁被覆したリボン状のヒーター等を用いてもよい。
【００３７】
第２ラインヒーター１２ｂは水素ガス発生口７ｂから第２除害塔５ｂ入口までの全長において、電解槽縁切りバルブ９ｂと第２配管８ｂと除害塔入口縁切りバルブ１０ｂとが設けられている排出路１１ｂを螺旋状に巻き付けるようにして設けられているものである。図１に示すように、第２ラインヒーター１２ｂは、電解槽縁切りバルブ９ｂと第１配管８ｂと除害塔入口縁切りバルブ１０ｂとの外壁に接して設けられている。この第２ラインヒーター１２ｂによって、排出路１１ｂの内壁及び／又は排出路１１ａ内部は電解浴４の融点以上に均一に維持、加熱されている。これにより、水素ガス発生口７ｂから発生した、電解浴４に由来するミストが、排出路１１ｂにおいて固化することを抑止でき、陽極室１の気相部分から第２除害塔５ｂまでの間の排出路１１ｂに設けられている電解槽縁切りバルブ９ｂと第２配管８ｂと除害塔入口縁切りバルブ１０ｂとに溶融塩が詰まることを抑止できる。なお、第１ラインヒーター１２ａと同様に、第２ラインヒーター１２ｂは、本実施形態に示すように巻き付けるように設けられているものに限らず、第２配管８ｂの長さ方向に平行な方向へ、第２配管８ｂに取り付けられているものでもよい。また、第２ラインヒーター１２ｂとして、例えば、普通のヒーター等を用いてもよい。
【００３８】
電解浴加温ヒーター１３は、電解槽３の側面を囲むように設けられており、電解槽３を介して電解浴４を加熱するものである。
【００３９】
電解浴加温ヒーター保護カバー１４は、電解槽３の側面及び電解浴加温ヒーター１３の外周部を覆うように設けられているものである。なお、電解浴加温ヒーター保護カバー１４は、電解浴加温ヒーター１３と空間を隔てて設けられている。
【００４０】
冷却ファン１５は、電解槽３付近に設けられているものであり、電解浴加温ヒーター１３と電解浴加温ヒーター保護カバー１４との間に外部から空気を送り、電解槽３及び電解浴４を適切な温度に調整、制御するものである。これによって、電解槽３及び電解浴４が高温となりすぎることが抑えられている。また電解槽３の温度が上がると、電解槽３の蓋体と電解槽３の本体との間に設けられた樹脂製のシール材（図示せず）や絶縁シート（図示せず）の温度が上昇し、樹脂製のシール材（図示せず）や絶縁シート（図示せず）の耐久性を低下させる恐れがあるが、冷却ファン１５で冷却することにより電解槽３の温度上昇が抑制されるため、これらシール材や絶縁シートの耐久性を向上させることができる。なお、冷却ファンの代わりに、槽冷却手段として、他の空冷手段や水冷手段を用いることができる。特に、本実施形態で用いている冷却ファン等の空冷手段が好適に用いられる。尚、冷却ファンは故障等による冷却不良の発生に備え、複数設置しておくことが好ましい。
【００４１】
フッ化水素供給管３１は、一端がフッ化水素供給装置３０に接続し、他端が電解槽３の陰極室２の電解浴４中に位置する。そして、フッ化水素供給装置３０から供給されたフッ化水素ガスを電解浴４へ供給する。フッ化水素供給装置３０は、フッ化水素ガスボンベを有している。フッ化水素供給管３１から電解槽３内へ導入されたフッ化水素は、電解浴４に溶解し、電気分解される。
【００４２】
なお、本実施形態において、不活性ガスを電解槽３の陰極室２の気相部分へ導入する配管が設けられていてもよい。これによって、陰極室２の電解浴４の液面が陽極室１よりも高くなった場合に、不活性ガスを電解槽３へ導入し、電解浴４の液面を低く抑えて、電解浴４の液面高さを制御できる。なお、不活性ガスとして、例えば窒素ガスを用いることができる。
【００４３】
次に、本実施形態のフッ素ガス発生装置１００を運転させた際の、電解槽３から発生するガスの流れについて説明する。電解浴４の電気分解が行われ、陽極室１から発生し陽極室１に滞留したフッ素ガスやフッ化水素を含むガスは、電解浴４から飛散したミスト状の溶融塩とともにフッ素ガス発生口７ａから放出される。そして、電解槽縁切りバルブ９ａと第１配管８ａと除害塔入口縁切りバルブ１０ａとを有する排出路１１ａを通過して第１除害塔５ａへと導かれる。ここで、電解槽縁切りバルブ９ａと第１配管８ａと除害塔入口縁切りバルブ１０ａとの内部は第１ラインヒーター１２ａによって電解浴４の融点以上に加熱、維持されているので、陽極室１のガスは液体の状態のまま第１除害塔５ａへと導かれ、フッ素ガスを含んだガス中のフッ化水素の液化及びミストの固化が抑止されている。そして、第１除害塔５ａでフッ化水素が除去され、フッ素ガス発生装置１００の外部へと導かれる。
【００４４】
一方、陰極室２では、電解浴４の電気分解が行われ、陰極室２から発生し陰極室２に滞留した水素ガスやフッ化水素を含むガスは、電解浴４から飛散したミスト状の溶融塩とともに水素ガス発生口７ｂから放出される。そして、電解槽縁切りバルブ９ｂと第２配管８ｂと除害塔入口縁切りバルブ１０ｂとを有する排出路１１ｂを通過して第２除害塔５ｂへと導かれる。ここで、電解槽縁切りバルブ９ｂと第２配管８ｂと除害塔入口縁切りバルブ１０ｂとの内部は第２ラインヒーター１２ｂによって電解浴４の融点以上に加熱、維持されているので、陰極室２のガスは液体の状態のまま第２除害塔５ｂへと導かれ、フッ素ガスを含んだガス中のフッ化水素の液化及びミストの固化が抑止されている。そして、第２除害塔５ｂでフッ化水素が除去され、フッ素ガス発生装置１００の外部へと導かれる。
【００４５】
本実施形態によると、第１ラインヒーター１２ａ及び第２ラインヒーター１２ｂによって、電解槽縁切りバルブ９ａ、第１配管８ａ及び除害塔入口縁切りバルブ１０ａが設けられた排出路１１ａ内壁及び／又は排出路１１ａと、電解槽縁切りバルブ９ｂ、第２配管８ｂ及び除害塔入口縁切りバルブ１０ｂが設けられた排出路１１ｂ内壁及び／又は排出路１１ｂ内が電解浴４の融点（約７０℃）以上に加熱されているので、電解浴４から飛散したミスト状の溶融塩が、排出路１１ａ、１１ｂ内壁に接触するとき及び／又は排出路１１ａ、１１ｂ内を通過するときに固化しない。これにより、排出路１１ａ、１１ｂに設けられている第１配管８ａ，第２配管８ｂの閉塞及び電解槽縁切りバルブ９ａ，９ｂ、除害塔入口縁切りバルブ１０ａ，１０ｂが損傷せず、フッ素ガス発生装置１００を長期間連続的に運転することができる。
【００４６】
また、第１除害塔５ａ，第２除害塔５ｂを通過したガスは、電解浴４の融点以上に加熱されないので、電解浴４の融点より低い温度になる。そして、フッ素を含有するガスは、電解浴４の融点より低い温度になると反応性が弱まるので、第１圧力調整バルブ６ａ，第２圧力調整バルブ６ｂを通過しても、バルブのシール部分のフッ素樹脂が侵食されず、第１圧力調整バルブ６ａ，第２圧力調整バルブ６ｂの寿命を長くすることができる。
【００４７】
また、電解槽縁切りバルブ９ａ、第１配管８ａ、及び除害塔入口縁切りバルブ１０ａが設けられた排出路１１ａの全長に亘って第１ラインヒーター１２ａが設けられ、電解槽縁切りバルブ９ｂ、第２配管８ｂ及び除害塔入口縁切りバルブ１０ｂが設けられた排出路１１ｂの全長に亘って第２ラインヒーター１２ｂが設けられているので、電解槽縁切りバルブ９ａ，第１配管８ａ及び除害塔入口縁切りバルブ１０ａが設けられた排出路１１ａ、電解槽縁切りバルブ９ｂ、第２配管８ｂ及び除害塔入口縁切りバルブ１０ｂが設けられた排出路１１ｂの温度を均一に保つことができ、排出路１１ａ，１１ｂの部分的な温度ムラの発生や温度不足による溶融塩の固化を抑止することができる。
【００４８】
電解浴加温ヒーター１３及び冷却ファン１５によって、電解槽３及び電解浴４の温度を適切な温度に調節、制御できるので、電解槽へのフッ化水素の供給時等に起因する電解浴４の過剰な温度上昇を抑えて電解浴４に由来するミストの飛散を抑止できる。これによって、電解槽３よりも下流に設けられている電解槽縁切りバルブ９ａ，９ｂ，第１配管８ａ，第２配管８ｂ，除害塔入口縁切りバルブ１０ａ，１０ｂ及び第１圧力調整バルブ６ａ，第２圧力調整バルブ６ｂ等の部材が電解浴４によって詰まることを抑止できる。また、電解槽３を構成している図示しない部品、例えば、ガスシール部分、付属バルブ等の温度の上昇を抑止でき、これらの部品の寿命をより長くすることができる。
【００４９】
〔参考実施形態〕
次に、本発明に係るフッ素ガス発生装置の第２実施形態を説明する。図２は、本発明の参考実施形態に係るフッ素ガス発生装置の概略構成図である。なお、第１実施形態と同様なものに関しては、同符号で示し説明を省略する。
【００５０】
本実施形態におけるフッ素ガス発生装置２００は、図２に示すように、第１実施形態において、フッ化水素供給装置３０の代わりにフッ化水素供給装置２３０を用い、フッ化水素供給管３１にラインヒーター２３２が巻き付けられている。また、第１ラインヒーター１２ａ，第２ラインヒーター１２ｂ，電解浴加温ヒーター１３，電解浴加温ヒーター保護カバー１４及び冷却ファン１５が取り付けられていない。なお、これ以外は第１実施形態とほぼ同様なものであるので説明を省略することがある。
【００５１】
フッ化水素供給装置２３０は、フッ化水素ボンベ２５１と、フッ化水素供給管３１と、パージガス供給管２５３と、ベント管２５４と、キャビネット２５５とを有している。フッ化水素ボンベ２５１の入口にはフッ化水素ボンベ縁切りバルブ２５６が取り付けられている。また、フッ化水素供給管３１の途中には縁切りバルブ２５７が設けられおり、パージガス供給管２５３の途中には縁切りバルブ２５８が設けられおり、ベント管２５４の途中には縁切りバルブ２５９が設けられている。
【００５２】
フッ化水素ボンベ２５１は、電解浴４に供給されるフッ化水素の源である。フッ化水素ボンベ２５１の底面及び側面にはそれぞれ、ヒーター２７１，２７２が配置されている。ヒーター２７１は、フッ化水素ボンベ２５１の底面全体を覆うように配置されている。また、ヒーター２７２は、フッ化水素ボンベ２５１の略全側面を包囲している。ヒーター２７１及びヒーター２７２によって、フッ化水素ボンベ２５１内部はフッ化水素の沸点以上に維持されている。これによって、フッ化水素ボンベ２５１内部のフッ化水素を気体状態で保管でき、フッ化水素ボンベ２５１からフッ化水素ガスを供給することができる。またフッ化水素ボンベ２５１内のフッ化水素によるガス圧を上昇させて加圧状態とし、フッ化水素ガス自身がそのガス圧により供給されるようにできる。
【００５３】
フッ化水素供給管３１の一端は、フッ化水素ボンベ縁切りバルブ２５６を介してフッ化水素ボンベ２５１に接続されている。他端は、電解槽３の陰極室２側の電解浴４に配置されている。縁切りバルブ２５７が閉められると、フッ化水素ボンベ２５１からのフッ素ガスの流れが止まる。そして、フッ化水素供給管３１と、縁切りバルブ２５７とでフッ化水素供給路を構成している。
【００５４】
パージガス供給管２５３は、一端が、図示しない窒素ガス源に接続されている。窒素ガス源は、キャビネット２５５の外部に配置されており、本実施の形態では、パージガスとして窒素ガスを使用している。パージガス供給管２５３の他端は、フッ化水素供給管３１に接続されており、フッ化水素供給管３１において縁切りバルブ２５６とフッ化水素用縁切りバルブ２５７との間に接続されている。このパージガス供給管２５３と、縁切りバルブ２５８とによって窒素ガス供給路が構成される。縁切りバルブ２５８が閉められると、窒素ガス源からの窒素ガスの流れが止まる。窒素ガスは、フッ化水素供給管３１をパージするときやフッ化水素供給管３１からフッ化水素ガスを排出するときに導入される。窒素ガス源からパージガス供給管２５３へ導入された窒素ガスは、フッ化水素供給管３１へ導かれ、フッ化水素供給管３１内に残存したフッ化水素をベント管２５４へ導く。
【００５５】
ベント管２５４は、一端が図示しないベント口（放出口）に接続しており、他端が、パージガス供給管２５３に接続されている。この他端は、パージガス供給管２５３において縁切りバルブ２５８より下流の位置に接続されている。そして、ベント管２５４と、縁切りバルブ２５９とによって、窒素ガスパージ経路が構成される。ベント管２５４には、フッ化水素供給管３１から排出されたフッ化水素ガスが流れる。このフッ化水素ガスは、窒素ガスによってフッ化水素供給管３１から排出されたガスであり、窒素ガスも混在している。ベント管２５４を流れたフッ化水素ガスは、ベント口へ導かれ、キャビネット２５５外へ放出される。
【００５６】
ラインヒーター２３２は、フッ化水素供給管３１と、パージガス供給管２５３と、ベント管２５４との側面に、配管の全長に亘って螺旋状に巻き回して取り付けられている。フッ化水素供給管３１に取り付けられたラインヒーター２３２は、フッ化水素ボンベ縁切りバルブ２５６から電解槽３の入口まで取り付けられ、フッ化水素ボンベ縁切りバルブ２５６及び縁切りバルブ２５７にも巻き付けられている。パージガス供給管２５３に取り付けられたラインヒーター２３２は、図示しない窒素源の入口からフッ化水素供給管３１との接続部まで取り付けられ、縁切りバルブ２５８にも巻き付けられている。ベント管２５４に取り付けられたラインヒーター２３２は、キャビネット２５５の放出口（図示せず）からパージガス供給管２５３との接続部まで取り付けられ、縁切りバルブ２５９にも巻き付けられている。また、図２に示すように、ラインヒーター２３２は、フッ化水素供給管３１と、パージガス供給管２５３と、ベント管２５４と、フッ化水素ボンベ縁切りバルブ２５６と、縁切りバルブ２５７と、縁切りバルブ２５８と、縁切りバルブ２５９の外壁に接して設けられている。このラインヒーター２３２によって、フッ化水素供給管３１と、パージガス供給管２５３と、ベント管２５４との内壁及び内部はフッ化水素の沸点以上（約２０℃以上）に均一に加熱されている。また、フッ化水素ボンベ縁切りバルブ２５６、縁切りバルブ２５７，２５８，２５９の内部もフッ化水素の沸点以上に均一に加熱されている。尚、フッ化水素の沸点は、配管内の内圧によって変化することから、考え得る配管内の圧力を想定して加熱する温度（ラインヒーター２３２の加熱温度）を設定することが好ましい。
【００５７】
ラインヒーター２３２は、第１実施形態の第１ラインヒーターおよび第２ラインヒーターと同様に、直線状のヒーターや螺旋状のヒーターを配管の延設方向に沿って配管に接して設けたり、近接して設けたりしてもよい。また、帯状のヒーターを配管の側面に巻回してもよい。また、フッ化水素ボンベ縁切りバルブ２５６、縁切りバルブ２５７，２５８，２５９などの熱容量の大きい部位にはその熱容量に応じて加熱量が高められるように設定されていることが好ましい。なお、ラインヒーター２３２の代わりに、例えば、電熱線を包含した通常のヒーターや、シリコンゴムで絶縁被覆したリボン状のヒーター等を用いてもよい。
【００５８】
キャビネット２５５には、フッ化水素ボンベ２５１と、フッ化水素供給管３１と、パージガス供給管２５３と、ベント管２５４とが格納されている。また、キャビネット２５５には、キャビネット２５５内部へ空気を供給する空気供給口２６１と、キャビネット２５５内部の空気を排出する空気排出口２６２とが形成されている。そして、フッ化水素ボンベ２５１、配管及びバルブからフッ化水素ガスや窒素ガスが漏れたとき、空気排出口２６２から排出させ、その後空気供給口２６１から空気を導入し、キャビネット２５５内の環境を整える。キャビネット２５５は移動可能な筐体であり、環境温度の変化などに応じて、フッ化水素供給装置２３０の設置場所を変えることができる。
【００５９】
次に、本実施の形態におけるフッ素ガス発生装置２００を作動させたときのフッ化水素供給装置２３０の作動及びガスの流れを説明する。
【００６０】
フッ化水素供給装置２３０内から陰極室２へフッ化水素を供給するため、縁切りバルブ２５８及び縁切りバルブ２５９を閉じ、フッ化水素ガスボンベ縁切りバルブ２５９及び縁切りバルブ２５９を開く。これにより、フッ化水素ボンベ２５１内のフッ化水素ガスが、フッ化水素供給管３１を通過して陰極室２へ導入される。このとき、フッ化水素供給管３１の内壁及び内部は、ラインヒーター２３２によってフッ化水素の沸点以上に加熱されているので、フッ化水素供給管３１を通過するフッ化水素は液化しない。
【００６１】
電解槽３内でフッ化水素を含んだ溶融塩の電気分解が行われると、陽極室１では、フッ化水素を含んだフッ素ガスが発生し、発生したフッ素ガスはフッ素ガス発生口７ａから放出される。これらのガスは、電解槽縁切りバルブ９ａと第１配管８ａと除害塔入口縁切りバルブ１０ａとを有する排出路１１ａを、通過して第１除害塔５ａへ導かれる。そして、第１除害塔５ａでフッ化水素が除去される。第１除害塔５ａを通過したフッ素ガスは、フッ素ガス発生装置１００の外部へと導かれ、貯留槽等で貯留される。
【００６２】
一方、陰極室２では、フッ化水素を含んだ水素ガスが発生し、発生した水素ガスは水素ガス発生口７ｂから放出される。これらのガスは、電解槽縁切りバルブ９ｂと第２配管８ｂと除害塔入口縁切りバルブ１０ｂとを有する排出路１１ｂを、通過して第２除害塔５ｂへ導かれる。そして、第２除害塔５ｂでフッ化水素が除去される。第２除害塔５ｂを通過した水素ガスは、フッ素ガス発生装置１００の外部へと導かれる。
【００６３】
次に、電気分解を停止し、フッ化水素供給管３１のパージを行う作業を説明する。フッ化水素ボンベ縁切りバルブ２５６、縁切りバルブ２５７及び縁切りバルブ２５８を閉じ、縁切りバルブ２５９を開き、フッ化水素供給管３１内に残存したフッ化水素をベント口（図示せず）から放出し、フッ化水素供給管３１内を排気する。そして、縁切りバルブ２５８を開き、縁切りバルブ２５９を閉じ、図示しない窒素ガス源から窒素ガスをパージガス供給管２５３へ導入する。窒素ガスは、パージガス供給管２５３を通過し、フッ化水素供給管３１へ流れる。縁切りバルブ２５９を開くと、フッ化水素供給管３１内に残存したフッ化水素ガスが、窒素ガスによってフッ化水素がベント管２５４へ導かれ、ベント口（図示せず）から放出される。こうして、フッ化水素供給管３１内に残存したフッ化水素ガスが、フッ化水素供給管３１から排出される。この窒素ガスの導入とフッ化水素供給管３１内の排気を繰り返し、フッ化水素供給管３１内をパージする。
【００６４】
このとき、ラインヒーター２３２により、パージガス供給管２５３，ベント管２５４，縁切りバルブ２５８及び縁切りバルブ２５９はフッ化水素の沸点以上（約２０℃以上）に加熱されているので、配管やバルブの内部に残存したフッ化水素は、液化することなく、パージガス供給管２５３，ベント管２５４，縁切りバルブ２５８及び縁切りバルブ２５９を通過し、放出口から放出される。
【００６５】
以上のように、本実施の形態のフッ素ガス発生装置２００では、ラインヒーター２３２によってパージガス供給管２５３，ベント管２５４，縁切りバルブ２５８及び縁切りバルブ２５９の内部が約２０℃以上に加熱されているので、パージガス供給管２５３，ベント管２５４，縁切りバルブ２５８及び縁切りバルブ２５９の内部に残存したフッ素ガスの液化を抑止できる。これによって、パージガス供給管２５３の入口から冷却された窒素ガスを導入した場合でも、上述のような配管やバルブの内部に残存したフッ素ガスが液化しない。また、ベント管２５４の出口が急激に冷却された場合でも、窒素ガスとともにベント管２５４を通過したフッ素ガスが液化しない。したがって、パージガス供給管２５３及びベント管２５４の腐食や縁切りバルブ２５８及び縁切りバルブ２５９の損傷を軽減し、フッ素ガス発生装置２００を長期間連続運転できる。
【００６６】
また、ラインヒーター２３２が、フッ化水素供給管３１，パージガス供給管２５３及びベント管２５４の全長に亘って取り付けられているので、フッ化水素供給管３１，パージガス供給管２５３及びベント管２５４の内壁及び内部を均一に加熱することができ、配管内の部分的な温度ムラの発生や温度不足によるフッ化水素の固化及び液化を抑止することができる。
【００６７】
続いて、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。図３，４は、本発明の変形例によるフッ素ガス発生装置の概略構成図である。なお、第１実施形態及び参考実施形態と同様なものに関しては、同符号で示し説明を省略する。
【００６８】
〔第１変形例〕
図３に示す第１変形例のフッ素ガス発生装置３００では、図２に示す参考実施形態において、キャビネット２５５の側面にヒーター３５０が設けられている。ヒーター３５０は、キャビネット２５５の側面を包囲した中空円筒状のヒーターであり、キャビネット２５５の全側面を包囲している。ヒーター３５０はキャビネット２５５を外部から加熱し、キャビネット２５５を恒温槽にしている。これによって、キャビネット２５５の外部の温度に関わらず、キャビネット２５５内部の温度が、フッ化水素の沸点以上（２０℃以上）に制御される。ヒーター３５０は、電熱線を包含した通常のヒーターを用いているが、キャビネット２５５の側面に直接巻き付けるライン状のヒーター等を用いても良い。
【００６９】
第１変形例のフッ素ガス発生装置３００では、第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置１００及び参考実施形態に係るフッ素ガス発生装置２００と同様な効果が得られる。また、ヒーター３５０によって、キャビネット２５５が恒温槽になっているので、フッ化水素供給装置２３０の設置場所の環境温度が急激に変化しても、キャビネット２５５内部の温度に影響しない。したがって、フッ化水素供給管３１，パージガス供給管２５３，ベント管２５４，縁切りバルブ２５７，縁切りバルブ２５８及び縁切りバルブ２５９の内部を常に沸点以上（２０℃以上）にすることができ、フッ化水素供給装置２３０内を通過するフッ化水素が固化及び液化しないので、フッ化水素供給装置の配管やバルブなどの機器の腐食を抑え、これらの機器の長寿命化を図れる。また、フッ化水素供給装置２３０内の略全側面がヒーター３５０により加熱されているので、フッ化水素供給装置２３０内を均質に加熱できる。
【００７０】
〔第２変形例〕
第２変形例では、図４に示すように、第１実施形態において、フッ化水素供給装置３０の代わりに、参考実施形態及び第１変形例において用いたフッ化水素供給装置２３０が用いられている。また、参考実施形態及び第１変形例におけるフッ化水素供給装置２３０のキャビネット２５５の側面に、第１変形例と同様のヒーター３５０が設けられている。
【００７１】
第２変形例のフッ素ガス発生装置４００では、第１実施形態のフッ素ガス発生装置１００と同様の効果が得られる。また、参考実施形態のフッ素ガス発生装置２００及び第１変形例のフッ素ガス発生装置３００と同様に、フッ化水素供給装置２３０内のフッ化水素の液化を抑止できるので、残存したフッ化水素による、フッ化水素供給管３１，パージガス供給管２５３及びベント管２５４の損傷、及び、縁切りバルブ２５７，縁切りバルブ２５８及び縁切りバルブ２５９の損傷を抑止できる。
【００７２】
〔第３変形例〕
第３変形例では、図５に示すように、第１実施形態において、フッ化水素供給管３１の途中に、マスフローコントローラー５０１が設けられている。また、フッ化水素供給管３１において、マスフローコントローラー５０１の上流の位置でパージ用ガス供給管５０２と接続している。また、フッ化水素供給管３１及びパージ用ガス供給管５０２の全長に亘って、ラインヒーター５１０が巻き付けられている。なお、本変形例では、フッ化水素供給管３１をパージするためのガスとして、窒素ガスを用いている。
【００７３】
マスフローコントローラー５０１は、フッ化水素供給管３１の入口から導入されたフッ化水素ガス及びパージ用ガス供給管５０２から導入された窒素ガスの流速及び流量を計測する。また、電解槽３へ供給するフッ化水素ガス及び窒素ガスの流速及び流量を制御する。マスフローコントローラー５０１は、第２液面検知センサ２０及び圧力計２２から指令を受けて、ガス流量を制御する。
【００７４】
陰極室２の電解浴４の液面が陽極室１の電解浴４の液面よりも高くなった場合は、圧力計２１が平常時よりも高い圧力を検知し、第２液面検知センサ２０が１番短いセンサ又は２番目に短いセンサにより液面高さを検知する。これらの結果が、マスフローコントローラー５０１に伝えられ、マスフローコントローラー５０１はフッ化水素の供給量を減らすとともに、窒素ガスの供給量を増やし、フッ化水素供給管３１が負圧にならないようにする。一方、陰極室２の電解浴４の液面が陽極室１の電解浴４よりも低くなった場合は、圧力計２１が平常時よりも低い圧力を検知し、また、第２液面検知センサ２０が１番長いセンサ又は２番目に長いセンサにより液面の高さを検知する。そして、これらの結果が、マスフローコントローラー５０１に伝えられ、マスフローコントローラー５０１はフッ化水素の供給量を増やし、窒素ガスの流量を減らす。このように、電解浴４の液面の変動に応じて、電解槽３に供給するフッ化水素ガス及び窒素ガスの流速や流量を制御する。
【００７５】
パージ用ガス供給管５０２は、一端が図示しない窒素ガス供給源に接続され、他端が縁切りバルブ５０３を介してフッ化水素供給管３１に接続されている。縁切りバルブ５０３は、フッ化水素供給管３１上に設けられ、フッ化水素の供給を止めるときに閉じられる。
【００７６】
パージ用ガス供給管５０２から導入された窒素ガスは、フッ化水素の供給を中止したり、フッ化水素の供給量を減らしたりするときに、フッ化水素供給管３１が負圧になることを防ぐために導入される。フッ化水素供給管３１が負圧になると、電解浴がフッ化水素供給管３１へ逆流し、逆流した電解浴がフッ化水素供給管３１で固化することによって、フッ化水素供給管３１が閉塞したり、マスフローコントローラー５０１及び縁切りバルブ５０３などが閉塞又は腐食したりする。このような配管や機器の閉塞や損傷を防ぐため、窒素ガスを導入し、フッ化水素供給管３１内が負圧になることを防ぐ。
【００７７】
ラインヒーター５１０は、フッ化水素供給管３１とパージ用ガス供給管５０２との全長，マスフローコントローラー５０１及び縁切りバルブ５０３，５０４に巻き付けられている。これによって、フッ化水素供給管３１及びパージ用ガス供給管５０２の内壁及び内部が、フッ化水素の沸点以上の温度に加熱される。また、マスフローコントローラー５０１及び縁切りバルブ５０３，５０４の内部も同様にフッ化水素の沸点以上の温度に加熱される。これによって、フッ化水素供給管３１とパージ用ガス供給管５０２との全長，マスフローコントローラー５０１及び縁切りバルブ５０３，５０４内に存在するフッ化水素が液化せず、フッ化水素によるこれらの配管及びバルブの腐食が起こらない。なお、本実施の形態においては、フッ化水素供給管３１に巻き付けられるラインヒーター５１０は、電解槽３の入口まで巻き付けられている。また、配管及びバルブの周囲に、ラインヒーター５１０とともに保温材を取り付けてもよい。これによって、フッ化水素の沸点以上（約２０℃以上）の温度を長時間安定して維持できる。
【００７８】
フッ化水素供給管３１は、図示しないフッ化水素供給源から電解槽３へフッ化水素ガスを供給する配管であるが、本変形例においては、フッ化水素ガスの供給を停止する時、パージ用ガス供給管５０２が接続された接続位置から電解槽３に至るまでの配管（フッ化水素供給管３１）が、参考実施形態及び変形例１，２におけるベント管２５４にもなる。電解槽３へのフッ化水素ガスの供給を停止し、パージ用ガス供給管５０２から窒素ガスを導入すると、窒素ガスがフッ化水素供給管３１（バルブ５０３より下流のフッ化水素供給管３１）を流れる。この窒素ガスによって（バルブ５０３より下流の）フッ化水素供給管３１内に残存したフッ化水素ガスが電解槽３内へ送られる。フッ化水素供給管３１内において、フッ化水素ガスが窒素ガスに置換されて浄化される。
【００７９】
第３変形例のフッ素ガス発生装置５００では、第１実施形態のフッ素ガス発生装置１００と同様の効果が得られる。また、フッ化水素供給管３１とパージ用ガス供給管５０２との全長、マスフローコントローラー５０１及び縁切りバルブ５０３、縁切りバルブ５０４の内部が、ラインヒーター５１０によりフッ化水素の沸点以上の温度に加熱されているので、これらの配管及びバルブに残存したフッ化水素の液化を抑止できる。また、パージ用ガス供給管５０２の内部が加熱されるので、加熱された窒素ガスをフッ化水素供給管３１に供給できる。これによって、パージ用ガス供給管５０２の入口から冷却された窒素ガスが供給された場合でも、フッ化水素供給管３１から導入されたフッ化水素ガスが液化しないので、フッ化水素供給管３１，マスフローコントローラー５０１，フッ化水素ガス縁切りバルブ５０３の内部がフッ素ガスにより腐食せず、これらの機器の長寿命化を図ることができる。
【００８０】
また、フッ化水素供給管３１が、フッ化水素供給源から電解槽３へフッ化水素を供給するだけでなく、電解槽３へフッ化水素ガスの供給を停止するときには、ベント管として使用できるので、ベント管を設けることなく、簡易な構成によって、フッ化水素供給管３１、マスフローコントローラー５０１、フッ化水素ガス縁切りバルブ５０３の腐食を軽減しながら、フッ化水素供給管３１を浄化することができる。
【００８１】
尚、上記実施形態及び変形例においては、いずれもフッ化水素供給管３１の加熱は電解槽３の入り口まで行うようにしているが、電解槽３内で電解浴４より上方（上流）のフッ化水素供給管３１を槽内管加熱手段（図示せず）により、電解浴４の溶融塩の融点以上に加熱するようにしておいてもよい。フッ化水素供給管３１内の温度は、電解浴４の液面より上では溶融塩の温度より低くなることがあり、僅かながらであってもフッ化水素供給管３１内を逆流した溶融塩が電解浴４の液面より上に逆流すると固化による閉塞が生じる恐れがある。槽内管加熱手段を設けて電解浴４の液面より上方を溶融塩の融点以上に加熱することで、上記のような閉塞の発生を未然に防ぐようにしてもよい。
【００８２】
次に、実施例を用いて説明する。
【００８３】
（実施例１）
図１に示した本実施形態に係るフッ素ガス発生装置において、圧力調整バルブ及び冷却ファンを取り付けていないフッ素ガス発生装置の運転を行った。ここで、第１ラインヒーター及び第２ラインヒーターは、電解浴の融点以上であり、且つ、約８０℃以下で加熱させた。また、第１配管及び第２配管は、配管径が９．５２５×１０−３ｍのものを用いた。
【００８４】
（比較例１）
実施例１で使用したフッ素ガス発生装置において、第１ラインヒーター及び第２ラインヒーターを取り付けていないフッ素ガス発生装置の運転を行った。なお、第１ラインヒーター及び第２ラインヒーターを取り付けていない条件を除き、実施例１と同様の条件で運転を行った。実施例１及び比較例１の結果を表１に示す。
【００８５】
【表１】
0005584904.tif 000002
【００８６】
表１から、実施例１は、通常用いられる配管径１２．７×１０−３ｍを有した配管よりも小さい配管径を有した配管を用いているにも関わらず、累積電気量が７２０００Ａｈ以上で運転できることができた。これにより、電解浴のミストが電解槽縁切りバルブ、第１配管、第２配管及び除害塔入り口縁切りバルブで固化して詰まることが抑止されて、フッ素ガス発生装置をより長く連続して運転できることがわかった。一方、比較例１では、電解浴のミストが、解槽縁切りバルブ、第１配管、第２配管及び除害塔入り口縁切りバルブを通過する際に固化して詰まったため、累積電気量が３５９１１Ａｈでフッ素ガス発生装置の運転が停止した。
【００８７】
（実施例２）
実施例１で利用したフッ素ガス発生装置において、図１に示すように第１除害塔の下流の導出路の途中に第１圧力調整バルブを設け、第２除害塔の下流の導出路の途中に第２圧力調整バルブを設け、フッ素ガス発生装置を運転させた。ここで、第１圧力調整バルブ及び第２圧力調整バルブが設けられている位置はいずれも、約３５℃であった。
【００８８】
（比較例２）
実施例１で利用したフッ素ガス発生装置において、電解槽縁切りバルブと除害塔入口縁切りバルブとの間の第１ラインヒーターおよび第２ラインヒーターが取り付けられている第１配管及び第２配管のそれぞれに圧力調整バルブを設け、フッ素ガス発生装置を運転させた。ここで、圧力調整バルブの設けられているそれぞれの位置は、いずれも約７０℃であった。
【００８９】
実施例２では、約６ヶ月以上圧力調整バルブを使用できることがわかった。一方、比較例２では、圧力調整バルブの寿命が約３ヶ月となり、約７０℃の高温化において、フッ素ガスやフッ化水素ガスの反応性が高まり、圧力調整バルブのシール部分に用いられた樹脂が侵食されていることがわかった。
【００９０】
（実施例３）
実施例２で用いたフッ素ガス発生装置において、冷却ファンを電解槽の周辺に設けた、図１に示す本実施形態に係るフッ素ガス発生装置を用いて、フッ素ガス発生装置の運転を行った。ここで、電解浴加温ヒーターと、冷却ファンとを作動させて、電解浴温度を８５〜８７℃になるように調整した。
【００９１】
実施例３では、電解浴の飛散を抑えることができることがわかった。また、電解浴加温ヒーターと、冷却ファンとによって電解槽自体の温度も調整することができ、図示しない電解槽のガスシール部分や付属のバルブの劣化、腐食を抑えて、寿命を長くできることがわかった。
【００９２】
（実施例４）
図２に示す参考実施形態に係るフッ素ガス発生装置を用いて、フッ化水素供給装置のサイクルパージを行った。ここで、ラインヒーター２３２によりフッ化水素供給管３１，パージガス供給管２５３，ベント管２５４，フッ化水素ボンベ縁切りバルブ２５６，縁切りバルブ２５７，２５８，２５９の内部を２０℃以上に加温した。なお、サイクルパージとは、縁切りバルブ２５６および縁切りバルブ２５７を閉じ、縁切りバルブ２５９を開き、フッ化水素供給管３１を排気し、パージガス供給管２５３から窒素ガスを導入した後に縁切りバルブ２５９を開き、再度フッ化水素供給管３１内を排気するというように、フッ化水素供給管３１内の排気とフッ化水素供給管３１内への窒素ガスの導入とを繰り返すことによってフッ化水素供給管３１内をパージする方法である。そして、ガスベント用縁切りバルブがリークを起こすまでのメンテナンス回数を測定した。
【００９３】
（実施例５）
図３に示す第１変形例に係るフッ素ガス発生装置を用いて、フッ化水素供給装置のサイクルパージ及びキャビネット内のガスフローを行った。なお、実施例４と同様に、ラインヒーターによりフッ化水素供給管３１，パージガス供給管２５３，ベント管２５４，フッ化水素ボンベ縁切りバルブ２５６及び縁切りバルブ２５７，２５８，２５９の内部を２０℃以上に加温した。また、キャビネット２５５の周囲に設けたヒーター３５０で加熱してキャビネット２５５を恒温層にし、キャビネット２５５内部の温度が常に２０℃以上になるように設定した。そして、実施例４と同様に、ベント管２５４の途中に設けた縁切りバルブ２５９がリークを起こすまでのメンテナンス回数を測定した。
【００９４】
（比較例３）
図２に示す参考実施形態に係るフッ素ガス発生装置を用いて、フッ化水素供給装置のサイクルパージ及びキャビネット内のガスフローを行った。ここで、ラインヒーターによる加熱は行わなかった。なお、キャビネットの環境温度は１８度であった。そして、ベント管２５４の途中に設けた縁切りバルブ２５９がリークを起こすまでのメンテナンス回数を測定した。これらの結果を表２に示す。
【００９５】
【表２】
0005584904.tif 000003
【００９６】
表２から、ラインヒーターにより配管及びバルブの内部をフッ化水素の沸点以上の温度に設定した実施例４は、比較例３に比べメンテナンス回数が多く、バルブが損傷しにくいことがわかる。また、実施例５は、キャビネット内部がフッ化水素の沸点以上の温度に保持されているので、フッ化水素の液化をさらに防ぐことができ、バルブの寿命がさらに長くなり、メンテナンス回数がさらに増加している。これに対して、比較例３は、メンテナンス回数が少なく、配管や縁切りバルブ２５９内部に残存したフッ化水素が液化し、縁切りバルブ２５９がフッ化水素により腐食していることがわかる。これらの結果から、ラインヒーターやキャビネットの周囲にヒーターを用いることによって、フッ化水素の液化が防がれ、バルブの損傷を軽減し、バルブの長寿命化を図ることができる。
【００９７】
（実施例６）
図５に示す第３変形例に係るフッ素ガス発生装置を用いて、マスフローコントローラー５０１の作動を調べた。なお、フッ化水素供給管３１，パージ用ガス供給管５０２，マスフローコントローラー５０１及び縁切りバルブ５０３，５０４にラインヒーター５１０及び保温材を取り付け、内部がフッ化水素の沸点以上（約２０℃以上）の温度になるようにした。なお、フッ素ガス発生装置の運転は、縁切りバルブ５０４を閉じ、縁切りバルブ５０３を開き、フッ化水素をフッ化水素供給管３１へ導入した後、縁切りバルブ５０３を閉じ、縁切りバルブ５０４を開き、窒素ガスを導入することによって、フッ化水素供給管３１の縁切りバルブ５０３より下流の位置をパージし、その後、再び、縁切りバルブ５０４を閉じ、ガス縁切りバルブ５０３を開き、フッ化水素をフッ化水素供給管３１へ導入することを繰り返し行った。そして、フッ化水素ガスと窒素ガスとの導入の切り替え時のマスフローコントローラー５０１の作動を調べた。
【００９８】
（比較例４）
図５に示す第３変形例に係るフッ素ガス発生装置を、ラインヒーター５１０を作動させることなく運転させた。なお、実施例６と同様に、フッ素ガス発生装置置を作動させ、マスフローコントローラー５０１の作動を調べた。
【００９９】
比較例４では、導入するガスの切り替え時にマスフローコントローラーが不安定に作動していた。これは、フッ化水素供給管やマスフローコントローラーの内部に残存したフッ化水素が液化し、このフッ化水素によりマスフローコントローラーが腐食したためと考えられる。また、フッ化水素が液化したことによってマスフローコントローラーの腐食が促進していることが考えられる。これに対して、実施例６では、比較例４のような不安定な動作は見られず、安定して作動していた。これによって、ラインヒーター及び保温材によって、フッ化水素供給管，マスフローコントローラー及び縁切りバルブ内部に存在したフッ化水素ガスが液化しなかったため、フッ化水素によるマスフローコントローラーの損傷を抑止できていることがわかる。
【０１００】
以上、本発明の実施形態のフッ素ガス発生装置について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、図１に示す本実施形態において、槽加熱手段としてラインヒーターを用いる代わりに、電解槽縁切りバルブ、第１配管、第２配管及び除害塔入口縁切りバルブ全体を覆うシート状のヒーターを用いたり、電解槽縁切りバルブ、第１配管、第２配管及び除害塔入口縁切りバルブ全体の周りにヒーターを配置したりしてもよい。
【０１０１】
また、本実施形態において、槽加熱手段として、電解槽の側面を囲むように設けた電解浴加温ヒーターを用いたが、代わりに、ライン状のヒーターを用いて、電解槽に巻き付けてもよい。これによっても、同様の効果が得られる。
【０１０２】
また、本実施形態において、槽冷手段として用いたファン等の空冷手段の代わりに、金属管を電解槽に巻き付けた水冷手段等を用いてもよい。
【０１０３】
また、本実施形態及び本変形例において、フッ化水素供給管３１に巻き付けられたラインヒーター２３２は、フッ化水素供給管３１の下流において電解槽３の入口まで巻き付けられているが、電解槽３内においてフッ化水素供給管３１の電解浴４に接触する手前まで巻き付けてもよい。
【０１０４】
上述の実施形態及び変形例において、バルブは、手動バルブ、自動バルブ、又はこれらを合わせて用いてもよく、これらのいずれのバルブを用いても、上述の実施形態及び変形例と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【０１０５】
１  陽極室
２  陰極室
３  電解槽
４  電解浴
５ａ  第１除害塔
５ｂ  第２除害塔
６ａ  第１圧力調整バルブ
６ｂ  第２圧力調整バルブ
７ａ  フッ素ガス発生口
７ｂ  水素ガス発生口
８ａ  第１配管
８ｂ  第２配管
９ａ、９ｂ電解槽縁切りバルブ
１０ａ、１０ｂ除害塔入口縁切りバルブ
１１ａ、１１ｂ  排出路
１２ａ  第１ラインヒーター
１２ｂ  第２ラインヒーター
１３  電解浴加温ヒーター
１４  電解浴加温ヒーター保護カバー
１５  冷却ファン
１６  隔壁
１７  陽極
１８  陰極
１９  第１液面検知センサ  
２０  第２液面検知センサ
２１、２２  圧力計
２３ａ、２３ｂ  導出路
３０，２３０  フッ化水素発生装置
３１  フッ化水素供給管
２３２  ラインヒーター
２５１  フッ化水素ボンベ
２５３  パージガス供給管
２５４  ベント管  
２５７，２５８，２５９  縁切り弁
３５０  ヒーター
１００，２００，３００，４００，５００  フッ素ガス発生装置
【図１】
0005584904.tif 000004
【図２】
0005584904.tif 000005
【図３】
0005584904.tif 000006
【図４】
0005584904.tif 000007
【図５】
0005584904.tif 000008