(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極室内および陰極室内を有し混合溶融塩のＫＦ・２ＨＦが収容された電解槽内の陽極と陰極との間に電解電圧を印加すると共に前記電解槽内の前記ＫＦ・２ＨＦを加熱してフッ素ガス発生装置を稼動して、前記電解槽内に収容された前記ＫＦ・２ＨＦを電気分解し、これにより前記陽極室内にフッ素ガスを、前記陰極室内に水素ガスを発生するフッ素ガス発生方法において、
前記電解槽内に収容された前記ＫＦ・２ＨＦを電気分解した際に、前記陰極室内に発生した水素ガスとＨＦガスとの混合ガスから、ＨＦ除去部を介して水素ガスのみを大気中に放出する工程と、
前記電解槽の稼動を停止した後、前記電解槽内のフッ素ガスを排気してから、前記電解槽内に不活性ガスを導入して前記電解槽内の雰囲気を不活性ガスに置換する工程と、前記電解槽内のメンテナンスを行った後、不活性ガスを排気してから、予め貯蔵しておいたフッ素ガスを導入して前記電解槽内の雰囲気をフッ素ガスに置換する工程と、フッ素ガスに置換後、前記電解槽を稼動する工程と、
を含み
前記電解槽内のフッ素ガスを排気した後、さらに前記陽極室内に残留しているフッ素ガスとＨＦガスとの混合ガスを前記ＨＦ除去部を介して大気中に放出する工程と、前記不活性ガスを排気した後、さらに前記陽極室内に残留している不活性ガスを前記ＨＦ除去部を介して大気中に放出する工程の少なくとも何れか一方をさらに含むことを特徴とするフッ素ガス発生方法。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、前記電解槽内には、該電解槽内を陽極室と陰極室とに分離するための隔壁が設けられ、前記陽極室内に設けられた陽極と前記陰極室内に設けられた陰極との間に電解電圧が印加されることにより、前記電解槽内に収容され、且つ、加熱により液状とされたＫＦ・２ＨＦのうちのＨＦを電気分解し、これにより前記陽極室内にフッ素ガスが発生し、前記陰極室内に水素ガスが発生することを特徴とするフッ素ガス発生方法。
【請求項３】
請求項１に記載の発明において、前記陽極室内に発生したフッ素ガスは、コンプレッサの駆動によりフッ素ガスタンク内に供給されることを特徴とするフッ素ガス発生方法。
【請求項４】
請求項３に記載の発明において、前記陽極および前記陰極への電圧印加を停止し、且つ、加熱を停止し、加熱により液状とされたＫＦ・２ＨＦをその温度の自然低下により固化させ、
次いで前記陽極室内に残留しているフッ素ガスを排出し、前記陽極室内に不活性ガスを供給し、この状態においてメンテナンスを行ない、メンテナンスが終了したら、前記陽極室内に残留している不活性ガスを排出し、前記フッ素ガスタンク内の圧縮フッ素ガスを前記陽極室内に供給し、次いで固化したＫＦ・２ＨＦを加熱により液状とし、次いで前記陽極と前記陰極との間に電解電圧を印加することを特徴とするフッ素ガス発生方法。
【請求項５】
請求項３に記載の発明において、前記陽極室内に残留しているフッ素ガスあるいは前記陽極室内に残留している不活性ガスの排出は前記コンプレッサの駆動により行なうことを特徴とするフッ素ガス発生方法。
【請求項６】
請求項５に記載の発明において、前記陽極室内に残留しているフッ素ガスあるいは前記陽極室内に残留している不活性ガスの排出は、その排出と不活性ガスあるいは圧縮フッ素ガスの供給とを数回繰り返すことを特徴とするフッ素ガス発生方法。
【請求項７】
請求項１に記載の発明において、前記陽極室内に残留しているフッ素ガスあるいは前記陽極室内に残留している不活性ガスの排出は真空ポンプの駆動により行なうことを特徴とするフッ素ガス発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はフッ素ガス発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のフッ素ガス発生装置には、いわゆる中温法により、フッ素ガスを発生させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。このフッ素ガス発生装置では、電解槽内に、電解槽内を陽極室と陰極室とに分離するための隔壁が設けられ、陽極室内に陽極が設けられ、陰極室内に陰極が設けられている。
【０００３】
そして、陽極と陰極との間に電解電圧が印加されると、電解槽内に収容され、且つ、９０℃程度に加熱されることにより液状とされた混合溶融塩（ＫＦ・２ＨＦ）のうちのＨＦが電気分解し、陽極室内にＦ2ガスが発生し、陰極室内にＨ2ガスが発生する。このうち、Ｆ2ガスは工業的に使用され、Ｈ2ガスは大気中に放出される。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１０６９７９号公報（図１２）
【０００５】
ところで、上記のようなフッ素ガス発生装置では、陽極、陰極、その他のパッキン等の部品の交換等のために、定期的にメンテナンスを行なっている。このような場合には、まず、稼働中の装置に対する電圧印加および加熱を停止する。次に、陽極室内にＮ2ガス等の不活性ガスを供給し、この供給された不活性ガスで残留しているＦ2ガスを排出させ、Ｆ2ガスとの置換を行なう。そして、この状態において、メンテナンスを行なう。メンテナンスが終了したら、停止中の装置に対して加熱および電圧印加を再開する。そして、この再開により陽極室内に発生したＦ2ガスで残留している不活性ガスを排出させ、不活性ガスとの置換を行なう。以下、通常の稼働状態となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来のメンテナンス方法では、メンテナンス終了後に、再開により陽極室内に発生したＦ2ガスと残留している不活性ガスとの置換に数十時間とかなりの時間がかかるので、メンテナンス終了後から通常の動作を再開するまでにかなりの時間がかかってしまうという問題があった。また、再開により陽極室内に発生した初期のＦ2ガスはそのＦ2濃度が低くて使用できないため、この初期発生のＦ2ガスを廃棄せざるを得ず、原料のＨＦがある程度無駄になってしまうという問題もあった。
【０００７】
そこで、この発明は、メンテナンス終了後から通常の動作を再開するまでの時間を短縮することができ、また原料のＨＦを有効に使用することができるフッ素ガス発生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るフッ素ガス発生方法は、陽極室内および陰極室内を有し混合溶融塩のＫＦ・２ＨＦが収容された電解槽内の陽極と陰極との間に電解電圧を印加すると共に前記電解槽内の前記ＫＦ・２ＨＦを加熱してフッ素ガス発生装置を稼動して、前記電解槽内に収容された前記ＫＦ・２ＨＦを電気分解し、これにより前記陽極室内にフッ素ガスを、前記陰極室内に水素ガスを発生するフッ素ガス発生方法において、  前記電解槽内に収容された前記ＫＦ・２ＨＦを電気分解した際に、前記陰極室内に発生した水素ガスとＨＦガスとの混合ガスから、ＨＦ除去部を介して水素ガスのみを大気中に放出する工程と、前記電解槽の稼動を停止した後、前記電解槽内のフッ素ガスを排気してから、前記電解槽内に不活性ガスを導入して前記電解槽内の雰囲気を不活性ガスに置換する工程と、前記電解槽内のメンテナンスを行った後、不活性ガスを排気してから、予め貯蔵しておいたフッ素ガスを導入して前記電解槽内の雰囲気をフッ素ガスに置換する工程と、フッ素ガスに置換後、前記電解槽を稼動する工程と、を含み前記電解槽内のフッ素ガスを排気した後、さらに前記陽極室内に残留しているフッ素ガスとＨＦガスとの混合ガスを前記ＨＦ除去部を介して大気中に放出する工程と、前記不活性ガスを排気した後、さらに前記陽極室内に残留している不活性ガスを前記ＨＦ除去部を介して大気中に放出する工程の少なくとも何れか一方をさらに含むことを特徴とする。
好ましくは、請求項１に記載の発明において、前記電解槽内には、該電解槽内を陽極室と陰極室とに分離するための隔壁が設けられ、前記陽極室内に設けられた陽極と前記陰極室内に設けられた陰極との間に電解電圧が印加されることにより、前記電解槽内に収容され、且つ、加熱により液状とされたＫＦ・２ＨＦのうちのＨＦを電気分解し、これにより前記陽極室内にフッ素ガスが発生し、前記陰極室内に水素ガスが発生する。
好ましくは、請求項１に記載の発明において、前記陽極室内に発生したフッ素ガスは、コンプレッサの駆動によりフッ素ガスタンク内に供給される。
好ましくは、請求項３に記載の発明において、前記陽極および前記陰極への電圧印加を停止し、且つ、加熱を停止し、加熱により液状とされたＫＦ・２ＨＦをその温度の自然低下により固化させ、次いで前記陽極室内に残留しているフッ素ガスを排出し、前記陽極室内に不活性ガスを供給し、この状態においてメンテナンスを行ない、メンテナンスが終了したら、前記陽極室内に残留している不活性ガスを排出し、前記フッ素ガスタンク内の圧縮フッ素ガスを前記陽極室内に供給し、次いで固化したＫＦ・２ＨＦを加熱により液状とし、次いで前記陽極と前記陰極との間に電解電圧を印加する。
好ましくは、請求項３に記載の発明において、前記陽極室内に残留しているフッ素ガスあるいは前記陽極室内に残留している不活性ガスの排出は前記コンプレッサの駆動により行なう。
好ましくは、請求項５に記載の発明において、前記陽極室内に残留しているフッ素ガスあるいは前記陽極室内に残留している不活性ガスの排出は、その排出と不活性ガスあるいは圧縮フッ素ガスの供給とを数回繰り返す。
好ましくは、請求項１に記載の発明において、前記陽極室内に残留しているフッ素ガスあるいは前記陽極室内に残留している不活性ガスの排出は真空ポンプの駆動により行なう。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、電解槽内のメンテナンスを行った後、不活性ガスを排気してから、予め貯蔵しておいたフッ素ガスを導入して電解槽内の雰囲気をフッ素ガスに置換し、フッ素ガスに置換後、電解槽を稼動するようにしているので、電解槽内のメンテナンスを行った後、直ちに通常の動作を再開することができ、したがってメンテナンス終了後から通常の動作を再開するまで の時間を短縮することができ、また原料のＨＦを有効に使用することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としてのフッ素ガス発生装置の概略構成図を示す。このフッ素ガス発生装置は電解槽１を備えている。電解槽１の上側には蓋２が設けられている。電解槽１内の中央部において下部を除く部分には、電解槽１内を陽極室３と陰極室４とに分離するための隔壁５が設けられている。陽極室３内には陽極６が設けられ、陰極室４内には陰極７が設けられている。陽極６および陰極７の各上部は蓋２を貫通して蓋２の上側に突出されている。
【００１１】
電解槽１内の上部を除く下側には混合溶融塩のＫＦ・２ＨＦ８が収容されている。電解槽１の外周部にはヒータ等の加熱手段（図示せず）が設けられている。そして、加熱手段による加熱により、電解槽１内の温度がＫＦ・２ＨＦ８の融点７１．７℃よりも高い９０℃程度になると、ＫＦ・２ＨＦ８が液状となり、加熱手段による加熱が停止されると、液状のＫＦ・２ＨＦがその温度の自然低下により固化するようになっている。この場合、ＫＦ・２ＨＦ８が液状であっても固化した状態のいずれであっても、陽極室３および陰極室４の上部は空間となっている。
【００１２】
陰極室４上における蓋２の所定の箇所にはＨＦガス供給配管１１が挿通されている。ＨＦガス供給配管１１の一端部は、電解槽１内に収容されたＫＦ・２ＨＦ８中に位置させられている。ＨＦガス供給配管１１の途中にはＨＦガス供給用電磁弁１２が設けられている。ＨＦガス供給配管１１の他端部にはＨＦガス供給源１３が接続されている。
【００１３】
陰極室４上における蓋２の他の所定の箇所にはＨ2ガス排出配管１４が挿通されている。Ｈ2ガス排出配管１４の一端部は陰極室４の上部空間に連通されている。Ｈ2ガス排出配管１４の途中にはＨ2ガス排出用電磁弁１５が設けられている。Ｈ2ガス排出配管１４の他端部にはＨＦガス除去筒１６の一端部が接続されている。ＨＦガス除去筒１６内にはＮａＦ等からなるＨＦ吸着剤が収容されている。ＨＦガス除去筒１６の他端部は大気中に開放されている。
【００１４】
陽極室３上における蓋２の所定の箇所にはＮ2ガス供給配管２１が挿通されている。Ｎ2ガス供給配管２１の一端部は陽極室３の上部空間に連通されている。Ｎ2ガス供給配管２１の途中にはＮ2ガス供給用電磁弁２２が設けられている。Ｎ2ガス供給配管２１の他端部にはＮ2ガス供給源２３が接続されている。
【００１５】
陽極室３上における蓋２の他の所定の箇所には共通配管２４が挿通されている。共通配管２４の一端部は陽極室３の上部空間に連通されている。共通配管２４の途中にはコンプレッサ２５が設けられている。共通配管２４の他端部には第１、第２の配管２６、２７の各一端部が接続されている。
【００１６】
第１の配管２６の途中には第１の電磁弁２８が設けられている。第１の配管２６の他端部にはＨＦガス除去筒２９の一端部が接続されている。ＨＦガス除去筒２９内にはＮａＦ等からなるＨＦ吸着剤が収容されている。ＨＦガス除去筒２９の他端部には配管３０を介してＦ2ガスタンク３１の一端部に接続されている。
【００１７】
Ｆ2ガスタンク３１の他端部にはＦ2ガス供給配管３２の一端部が接続されている。Ｆ2ガス供給配管３２の途中にはＦ2ガス供給用電磁弁３３が設けられている。Ｆ2ガス供給配管３２の他端部は、図示していないが、Ｆ2ガスタンク３１から圧縮Ｆ2ガスの供給を受けて、Ｆ2ガスを工業的に使用する装置に接続されている。
【００１８】
第２の配管２７の途中には第２の電磁弁３４が設けられている。第２の配管２７の他端部は、Ｈ2ガス排出用電磁弁１５とＨＦガス除去筒１６との間におけるＨ2ガス排出配管１４の所定の箇所に接続されている。
【００１９】
次に、上記構成のフッ素ガス発生装置の通常の動作について説明する。今、Ｈ2ガス排出用電磁弁１５および第１の電磁弁２８は開弁状態にあり、ＨＦガス供給用電磁弁１２、Ｎ2ガス供給用電磁弁２２、第２の電磁弁３４およびＦ2ガス供給用電磁弁３３は閉弁状態にあるとする。また、コンプレッサ２５は駆動状態にあるとする。
【００２０】
さて、電解槽１内の温度を加熱手段による加熱によりＫＦ・２ＨＦ８の融点７１．７℃よりも高い９０℃程度に維持すると、ＫＦ・２ＨＦ８が液状となる。この状態において、陽極６と陰極７との間に電解電圧が印加されると、液状のＫＦ・２ＨＦ８のうちのＨＦが電気分解し、陽極室３内にＦ2ガスとＨＦガスとの混合ガスが発生し、陰極室４内にＨ2ガスとＨＦガスとの混合ガスが発生する。
【００２１】
陽極室３内に発生したＦ2ガスとＨＦガスとの混合ガスは、コンプレッサ２５の駆動により、共通配管２４、コンプレッサ２５、第１の配管２６および開弁状態の第１の電磁弁２８を介してＨＦガス除去筒２９に供給される。ＨＦガス除去筒２９では、供給されたＦ2ガスとＨＦガスとの混合ガスからＨＦガスを除去し、Ｆ2ガスのみを配管３０を介してＦ2ガスタンク３１に供給する。これにより、Ｆ2ガスタンク３１内にはコンプレッサ２５の駆動により圧縮されたＦ2ガスが一時的に貯蔵される。
【００２２】
そして、閉弁状態にあるＦ2ガス供給用電磁弁３３が開弁状態になると、Ｆ2ガスタンク３１内に一時的に貯蔵された圧縮Ｆ2ガスがＦ2ガス供給用配管３３を介して所定の装置に供給され、工業的に使用される。
【００２３】
一方、陰極室４内に発生したＨ2ガスとＨＦガスとの混合ガスは、Ｈ2ガス排出配管１４および開弁状態のＨ2ガス排出用電磁弁１５を介してＨＦガス除去筒１６に供給される。ＨＦガス除去筒１６では、供給されたＨ2ガスとＨＦガスとの混合ガスからＨＦガスを除去し、Ｈ2ガスのみを大気中に放出する。
【００２４】
上記のような通常の動作時において、電解槽１内の液状のＫＦ・２ＨＦ８のＨＦ濃度がある程度低下した場合には、閉弁状態にあるＨＦガス供給用電磁弁１２を開弁状態にすると、ＨＦガス供給源１３からＨＦガスがＨＦガス供給配管１１および開弁状態にあるＨＦガス供給用電磁弁１２を介して電解槽１内の液状のＫＦ・２ＨＦ８中に供給される。これにより、上記のような通常の動作が継続される。
【００２５】
次に、上記のような通常の動作を停止してメンテナンスを行なう場合について説明する。この場合には、まず、陽極６および陰極７への電圧印加を停止すると、Ｆ2ガスおよびＨ2ガスの発生が停止される。また、加熱手段による加熱を停止すると、液状のＫＦ・２ＨＦがその温度の自然低下により固化する。また、開弁状態にある第１の電磁弁２８を閉弁状態とし、閉弁状態にある第２の電磁弁３４を開弁状態とする。また、開弁状態にあるＨ2ガス排出用電磁弁１５を閉弁状態とする。
【００２６】
ここで、コンプレッサ２５は一旦停止させて再駆動してもよく、また通常の動作時の駆動をそのまま継続してもよい。いずれにしても、コンプレッサ２５の駆動により、陽極室３内に残留しているＦ2ガスとＨＦガスとの混合ガスは、共通配管２４、コンプレッサ２５、第２の配管２７、開弁状態にある第２の電磁弁３４およびＨ2ガス排出配管１４を介してＨＦガス除去筒１６に供給される。ＨＦガス除去筒１６では、供給されたＦ2ガスとＨＦガスとの混合ガスからＨＦガスを除去し、Ｆ2ガスのみを大気中に放出する。
【００２７】
次に、コンプレッサ２５の駆動を停止する。次に、閉弁状態にあるＮ2ガス供給用電磁弁２２を開弁状態とする。すると、Ｎ2ガス供給源２３からＮ2ガス（不活性ガス）がＮ2ガス供給配管２１および開弁状態にあるＮ2ガス供給用電磁弁２２を介して陽極室３内に供給され、陽極室３内にＮ2ガスが大気圧の状態で充満される。次に、開弁状態にあるＮ2ガス供給用電磁弁２２を閉弁状態とする。そして、この状態においてメンテナンスを行なう。
【００２８】
メンテナンスが終了したら、次に、コンプレッサ２５を駆動させる。すると、陽極室３内に残留しているＮ2ガスは、共通配管２４、コンプレッサ２５、第２の配管２７、開弁状態にある第２の電磁弁３４、Ｈ2ガス排出配管１４およびＨＦガス除去筒１６を介して大気中に放出される。次に、コンプレッサ２５の駆動を停止する。
【００２９】
次に、開弁状態にある第２の電磁弁３４を閉弁状態とし、閉弁状態にある第１の電磁弁２８を開弁状態とする。すると、Ｆ2ガスタンク３１内の圧縮Ｆ2ガスは、配管３０、ＨＦガス除去筒２９、第１の配管２６、開弁状態にある第１の電磁弁２８、停止状態のコンプレッサ２５および共通配管２４を介して陽極室３内に供給され、陽極室３内にＦ2ガスが大気圧の状態で充満される。
【００３０】
次に、電解槽１内の温度を加熱手段による加熱によりＫＦ・２ＨＦ８の融点７１．７℃よりも高い９０℃程度に維持すると、固化したＫＦ・２ＨＦ８が液状となる。次に、閉弁状態にあるＨ2ガス排出用電磁弁１５を開弁状態とする。次に、陽極６と陰極７との間に電解電圧を印加すると、上記通常の動作が再開される。
【００３１】
以上のように、このフッ素ガス発生装置では、メンテナンス終了後に、Ｆ2ガスタンク３１内の圧縮Ｆ2ガスを陽極室３内に供給しているので、陽極６と陰極７との間に電解電圧を印加すると、直ちに上記通常の動作を再開することができ、したがってメンテナンス終了後から通常の動作を再開するまでの時間を短縮することができる。また、上記通常の動作の再開時にＦ2ガスを無駄に廃棄することがなく、原料のＨＦを有効に使用することができる。
【００３２】
ところで、コンプレッサ２５では、性能上、高真空の排気を行なうことができず、陽極室３内から排出すべきガス濃度を十分に下げることができない。そこで、陽極室３内に残留しているＦ2ガスとＨＦガスとの混合ガスあるいはＮ2ガスを排出するとき、その排出とＮ2ガスあるいは圧縮Ｆ2ガスの供給とを数回繰り返すと、陽極室３内から排出すべきガス濃度を十分に下げることができる。しかしながら、このような方法では、ガス排出とガス供給とを数回繰り返すので、時間がある程度かかってしまう。そこで、次に、より一層の時間短縮を図ることができる実施形態について説明する。
【００３３】
（第２実施形態）
図２はこの発明の第２実施形態としてのフッ素ガス発生装置の概略構成図を示す。このフッ素ガス発生装置において、図１に示すフッ素ガス発生装置と異なる点は、第２の電磁弁３４とＨＦガス除去筒１６との間における第２の配管２７の途中に真空ポンプ３５を設けた点である。そして、真空ポンプ３５の駆動により、陽極室３内に残留しているＦ2ガスとＨＦガスとの混合ガスあるいはＮ2ガスの排出を行なう。真空ポンプ３５は比較的短時間で高真空の排気を行なうことができるので、より一層の時間短縮を図ることができる。
【００３４】
（第３実施形態）
図３はこの発明の第３実施形態としてのフッ素ガス発生装置の概略構成図を示す。このフッ素ガス発生装置において、図２に示すフッ素ガス発生装置と異なる点は、コンプレッサ２５を、共通配管２４と第１の電磁弁２８との間における第１の配管２６の途中に設けた点である。このようにした場合には、真空ポンプ３５の駆動時に、コンプレッサ２５が邪魔にならないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の第１実施形態としてのフッ素ガス発生装置の概略構成図。
【図２】この発明の第２実施形態としてのフッ素ガス発生装置の概略構成図。
【図３】この発明の第３実施形態としてのフッ素ガス発生装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００３６】
１  電解槽
２  蓋
３  陽極室
４  陰極室
５  隔壁
６  陽極
７  陰極
８  ＫＦ・２ＨＦ
１１  ＨＦガス供給配管
１２  ＨＦガス供給用電磁弁
１３  ＨＦガス供給源
１４  Ｈ2ガス排出配管
１５  Ｈ2ガス排出用電磁弁
１６  ＨＦガス除去筒
２１  Ｎ2ガス供給配管
２２  Ｎ2ガス供給用電磁弁
２３  Ｎ2ガス供給源
２４  共通配管
２５  コンプレッサ
２６  第１の配管
２７  第２の配管
２８  第１の電磁弁
２９  ＨＦガス除去筒
３０  配管
３１  Ｆ2ガスタンク
３２  Ｆ2ガス供給配管
３３  Ｆ2ガス供給用電磁弁
３４  第２の電磁弁
３５  真空ポンプ
【図１】
0005659449.tif 000002
【図２】
0005659449.tif 000003
【図３】
0005659449.tif 000004