JP3614622B2 - 電解装置、及び電解槽の防食方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フッ化水素を含有する混合溶融塩を用い、この混合溶融塩を電気分解することによって、フッ素を得ることができる電解装置、及びこれに含まれる電解槽を防食するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、フッ素は、電気分解のみにて工業的に得られる。このように、工業的にフッ素を得るには、混合溶融塩（ＫＦ・２ＨＦ）を約９０℃で電気分解する、いわゆる中温法が専ら用いられている。
かかる中温法を用いてフッ素を得ることのできる一般的な電解装置に含まれる電解槽を図１２に示す。図１２は一般的な電解装置に含まれる電解槽の構成を簡略化して示す断面図である。
【０００３】
図１２を参照して、一般的な電解装置に含まれる電解槽は、▲１▼混合溶融塩（ＫＦ・２ＨＦ）を用いて電解浴１ａを形成する電解槽本体１と、▲２▼混合溶融塩に浸漬されている陽極２及び陰極３と、▲３▼陽極２側と陰極３側とを仕切る隔壁４とを備えている。一般的には、陽極２、陰極３、電解槽本体１及び隔壁４には、金属が利用されている。なお、図中、参照符号５はブスバー、６は絶縁材、７は金属で製作された電解槽蓋、８は陰極ガス出口、９は陰極ガス出口である。
【０００４】
上記電解槽では、陽極２と陰極３との間に予め定める値を示す電解電圧を印加することによって、電解浴１ａを電気分解するようになっている。
かかる電気分解反応の総括的な反応は、下記（１）式で示され、陽極２側でフッ素（Ｆ２ ）が得られる一方、陰極３側で水素（Ｈ２ ）が得られる。
【０００５】
【化１】
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記電気分解を健全に継続するためには、分極しにくい陽極とともに十分に調整された電解浴が必要である。これらの条件が揃わないと、フッ素の発生を継続することができない。
ここに、分極は、以下の反応メカニズムによって生じる。すなわち、発生するフッ素と陽極とが反応して、陽極の表面上に、極めて低い表面エネルギーを有する（ＣＦ）ｎフッ化グラファイトが生じ、これに起因して、電解浴に対する陽極の濡れ性が低下し、陽極のフッ素発生反応に対する有効面積が減少することにより生ずるのである。
【０００７】
上記のように、電解浴が陽極と全く濡れなくなると、突然、電流が減少し、電圧が上昇する、いわゆる陽極効果（ａｎｏｄｅ ｅｆｆｅｃｔ）が生じる。この陽極効果が生じると、実際に操業する上で大きな問題となる。
そこで、特開昭６１−１２９９４号公報等にて、分極しにくい理想的な炭素電極が提案されており、この提案された炭素電極は、国内外で広く使用されている。
【０００８】
一方、電解浴の調整とは、水や他の金属イオン等の不純物を含まないようにすることである。
因みに、水分は、電解浴が吸湿性を有しているために、電解槽の気密性が悪かったり、ガス配管出口から大気が逆流したりすること等によって、電解浴の中に混ざると考えられる。
【０００９】
一般的に、電解浴中に５００ｐｐｍ以上の水分が入ると、下記（２）式乃至（４）式に示すように、まず、酸化グラファイトが生成される。この生成された酸化グラファイトは、不安定である。そのため、フッ化グラファイトが最終的に生成される。
【００１０】
【化２】
【００１１】
上記フッ化グラファイトは、表面エネルギーが低い。そのため、例え、陽極として、上記特開昭６１−１２９９４号公報等にて提案さている炭素電極を採用したとしても、炭素電極の表面の２０％以上がフッ化グラファイトで被覆されると、炭素電極は、電解浴と接することができなくなる。それゆえ、見かけ上の現象としては、通電中に、急に電圧が上昇し、電流が流れにくくなって、電解不能の状態となる。つまり、陽極効果が生じる。
【００１２】
かかる陽極効果を防止するために、電解浴中の水分を除去することは、フッ素電解を行う上で、重要な要素の１つである。
因みに、電解浴中に、電気分解で発生させるか、あるいは別途用意したボンベからフッ素を導入することで、電解浴中の水分を２００ｐｐｍ以下に減少させて、陽極効果を防止できるとされている。
【００１３】
上記電解浴中の不純物は、通電中には、陽極に炭素材を使用している場合は、主として隔壁のＢｉ−Ｐｏｌａｒ腐食により発生し、電気分解停止時には、陽極と陰極との間で逆電流が流れ、本来の陰極部分が陽極となって溶解することにより発生する。
因みに、通電中の分極は、電極間距離等の設計条件・通電時の電気分解条件を制御することで、防止できるとされている。具体的には、通電中における分極の発生を防止することは、▲１▼電極間距離を調整すること、及び▲２▼特公平７−５７９１５号公報にて開示されているように、隔壁にテフロン等の耐フッ素樹脂材を使用すること等により、達成される。
【００１４】
しかしながら、電気分解を停止した後に、何ら対策を講じることなく、そのまま放置しておいたのでは、電気分解停止時に発生する陰極部分の腐食を防止することは困難である。
通常、電解槽本体は、陰極と同じ電位で使用される。そのため、ここでいう陰極部分の腐食とは、陰極及び電解槽本体の両者の腐食を指す。したがって、陰極部分の腐食が進むと、電解装置の破壊を招く事態に陥る恐れがある。また、電解装置の破壊に至らない場合であっても、陰極部分の腐食が起こることで、電解浴中に鉄やその他の金属が混入し、電気分解時に悪影響を及ぼすことになる。
【００１５】
具体的には、以下のように、電解槽の構造材料の種類により、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）等が溶出する。
【００１６】
【化３】
【００１７】
上記鉄、銅、ニッケル等の不純物は、電気分解を停止している間は、スラッジとして沈殿しているが、電気分解を開始すると、電気泳動を起こして陽極周辺に集まる。それゆえ、鉄、銅、ニッケル等の不純物は、炭素陽極の表面にも付着することになる。
周知のように、鉄や銅のフッ化物は、不導体である。そのため、健全な電解浴中での電気分解と比較すると、電解電圧が大きく乱れる現象が起きる。また、電解浴の粘度が上昇する原因ともなり、電解浴の循環が悪くなる。そうすると、飛沫同伴（ｃａｒｒｙｏｖｅｒ） によって、電解浴がガス出口配管に溜まり、閉息状態に陥る。
【００１８】
電解浴の不純物を取り除く方法としては、▲１▼電解浴を丸ごと交換する方法、及び▲２▼特開昭６１−１２７６０３号公報にて開示さているように、電解浴にフッ化ナトリウムを添加して沈殿させる方法等がある。
一般に、電解浴中の不純物としては、電解槽本体の構造材料である鉄が最も多い。そのため、上記特開昭６１−１２７６０３号公報にて開示さている技術は、不純物を含んだ電解浴中にフッ化ナトリウムを添加することで、特に、鉄イオンをＫ２ ＮａＦｅＦ６ として沈殿させて電解浴から除去することを主たる目的としている。
【００１９】
しかしながら、上記▲１▼及び▲２▼の電解浴の不純物を取り除く方法は、電解浴や沈殿物の処理が不可欠である。そのため、電解浴や沈殿物の処理に手間がかかるばかりか、フッ化水素の取り扱いを余儀なくされ、危険を伴う。
そこで、原料の無駄や電解槽の構造材料の腐食を無くし、安定的に長期間にわたって電気分解を継続できる技術が要望されている。
【００２０】
上記要望に応えるべく、本願発明者等は、電解浴の電気分解が停止されることを条件として、陽極と陰極との間に、電解電圧よりも低く且つ電解槽の腐食が発生する電位よりも高い値を示す防食電圧を印加するようにすればよいのではないかと着想した。
本発明は、上記着想に基づきなされたもので、原料の無駄や電解槽の構造材料の腐食を無くし、安定的に長期間にわたって電気分解を継続できる電解装置、及び電解槽の防食方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る電解装置は、フッ化水素を含有する混合溶融塩を用いた電解浴を形成する電解槽本体、電解浴に浸漬されている炭素陽極及び陰極、並びに炭素陽極側と陰極側とを仕切る隔壁を備えており、炭素陽極と陰極との間に、予め定める値を示す電解電圧を印加することによって、電解浴を電気分解し、炭素陽極側でフッ素を得る一方、陰極側で水素を得る電解槽と、上記陽極と上記陰極との間に上記電解電圧を印加する電解電圧印加手段と、この電解電圧印加手段による上記電解浴の電気分解が停止されることを条件として、上記陽極と上記陰極との間に、上記電解電圧よりも低く且つ上記電解槽の腐食が発生する電位よりも高い値を示す防食電圧を印加する防食電圧印加手段とを含むことを特徴とするものである。
【００２２】
上記構成において、電解電圧印加手段は、炭素陽極と陰極との間に電解電圧を印加する。そうすると、電解槽では、電解浴が電気分解され、炭素陽極側でフッ素が得られる一方、陰極側で水素が得られる。その後、電解電圧印加手段による電解浴の電気分解が停止されると、防食電圧印加手段は、炭素陽極と陰極との間に防食電圧を印加する。そのため、電解浴中に不純物が発生するのを防止できることになる。これに伴って、電解槽に腐食が発生するのを防止することができる。その結果、原料の無駄や電解槽の構造材料の腐食を無くし、安定的に長期間にわたって電気分解を継続できる。
【００２３】
請求項２に記載の発明に係る電解装置は、請求項１に記載の電解装置において、上記電解電圧印加手段は、上記陽極と上記陰極との間に上記電解電圧を印加するための主電源を含み、上記防食電圧印加手段は、上記陽極と上記陰極との間に上記防食電圧を印加するための副電源を含むことを特徴とするものである。
上記構成において、電解浴の電気分解を行っている間は、主電源から電解電圧が陽極と陰極との間に印加される。一方、電解浴の電気分解を停止している間は、副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加される。このように、電解浴の電気分解を停止している間は、主電源とは別に設けられている副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加されるようになっている。そのため、簡単な構成で、電解槽の防食機能を発揮することができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明に係る電解装置は、請求項２に記載の電解装置において、上記防食電圧印加手段は、上記副電源の稼働を維持するためのバックアップ電池を含むことを特徴とするものである。
上記構成において、副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加される際には、バックアップ電池により、副電源の稼働が維持される。したがって、停電等の非常時においても、電解槽の防食機能を発揮することができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明に係る電解装置は、請求項２又は３に記載の電解装置において、上記主電源が稼働しているか否かを検出する検出手段と、この検出手段による検出の結果、上記主電源が稼働していることを条件として、上記電解電圧印加手段により上記電解電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加させる一方、上記主電源が稼働していないことを条件として、上記防副電源から上記防食電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加させる印加電圧切換手段とを含むことを特徴とするものである。
【００２６】
上記構成において、検出手段は、主電源が稼働しているか否かを検出する。そして、印加電圧切換手段は、検出手段にて主電源が稼働していることが検出されると、主電源から電解電圧を陽極と陰極との間に印加させる一方、検出手段にて主電源が稼働していないことが検出されると、副電源から防食電圧を陽極と陰極との間に印加させる。したがって、電解浴の電気分解を行っている状態か、あるいは電解浴の電気分解を停止している状態かを検出し、この検出結果に基づいて、陽極と陰極との間に印加すべき電圧の種類を自動的に切り換えることができる。
【００２７】
請求項５に記載の発明に係る電解装置は、請求項２又は３に記載の電解装置において、上記電解電圧に関連する電流の流れを上記主電源から上記陽極及び陰極に向かう一方向に規制する一方、上記防食電圧に関連する電流の流れを上記副電源から上記陽極及び陰極に向かう一方向に規制する整流手段を含むことを特徴とするものである。
【００２８】
上記構成において、整流手段によって、電解電圧に関連する電流の流れは、主電源から陽極及び陰極に向かう一方向に規制される一方、防食電圧に関連する電流の流れは、副電源から陽極及び陰極に向かう一方向に規制される。したがって、電解浴の電気分解を行っている間において、主電源の出力が低下し、擬似的に電解浴の電気分解を停止している状態となった場合においても、電解槽の防食機能を発揮することができる。
【００２９】
請求項６に記載の発明に係る電解装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の電解装置において、上記防食電圧は、１．０Ｖ乃至２．５Ｖに設定されていることを特徴とするものである。
上記構成において、防食電圧を、１．０Ｖ乃至２．５Ｖに設定することで、電解浴の電気分解を停止している間は、電気分解によりフッ素は発生しないが、電解浴中に水があれば、この水が電気分解される。この電気分解反応は、以下の通りである。
【００３０】
【化４】
【００３１】
請求項７に記載の発明に係る電解槽の防食方法は、フッ化水素を含有する混合溶融塩を用いた電解浴を形成する電解槽本体、電解浴に浸漬されている炭素陽極及び陰極、並びに炭素陽極側と陰極側とを仕切る隔壁を備えており、主電源から炭素陽極と陰極との間に、予め定める値を示す電解電圧を印加することによって、電解浴を電気分解し、炭素陽極側でフッ素を得る一方、陰極側で水素を得る電解槽を防食するための方法であって、上記陽極と上記陰極との間に上記電解電圧を印加する電解電圧印加工程と、この電解電圧印加手段による上記電解浴の電気分解が停止されることを条件として、上記陽極と上記陰極との間に、上記電解電圧よりも低く且つ上記電解槽の腐食が発生する電位よりも高い値を示す防食電圧を印加する防食電圧印加工程とを含むことを特徴とするものである。
【００３２】
上記構成において、電解電圧印加工程では、炭素陽極と陰極との間に電解電圧を印加する。そうすると、電解槽では、電解浴が電気分解され、炭素陽極側でフッ素が得られる一方、陰極側で水素が得られる。その後、電解電圧印加工程による電解浴の電気分解が停止されると、防食電圧印加工程では、炭素陽極と陰極との間に防食電圧を印加する。そのため、電解浴中に不純物が発生するのを防止できることになる。これに伴って、電解槽に腐食が発生するのを防止することができる。その結果、原料の無駄や電解槽の構造材料の腐食を無くし、安定的に長期間にわたって電気分解を継続できる。
【００３３】
請求項８に記載の発明に係る電解槽の防食方法は、請求項７に記載の電解槽の防食方法において、上記電解電圧印加工程は、主電源から上記電解電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加する工程を含み、上記防食電圧印加工程は、副電源から上記防食電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加する工程を含むことを特徴とするものである。
【００３４】
上記構成において、電解浴の電気分解を行っている間は、主電源から電解電圧が陽極と陰極との間に印加される。一方、電解浴の電気分解を停止している間は、副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加される。つまり、電解浴の電気分解を停止している間は、主電源とは別に設けられている副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加されるようになっている。そのため、簡単な構成で、電解槽の防食機能を発揮することができる。
【００３５】
請求項９に記載の発明に係る電解槽の防食方法は、請求項８に記載の電解槽の防食方法において、バックアップ電池により、上記副電源の稼働を維持する工程を含むことを特徴とするものである。
上記構成において、副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加される際には、バックアップ電池により、副電源の稼働が維持される。したがって、停電等の非常時においても、電解槽の防食機能を発揮することができる。
【００３６】
請求項１０に記載の発明に係る電解槽の防食方法は、請求項８又は９に記載の電解槽の防食方法において、上記主電源が稼働しているか否かを検出する検出工程と、この検出工程による検出の結果、上記主電源が稼働していることを条件として、上記電解電圧印加工程によって、上記主電源から上記電解電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加させる一方、上記主電源が稼働していないことを条件として、上記副電源から上記防食電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加させる印加電圧切換工程とを含むことを特徴とするものである。
【００３７】
上記構成において、検出工程では、主電源が稼働しているか否かを検出する。そして、印加電圧切換工程では、検出工程にて主電源が稼働していることが検出されると、主電源から電解電圧を陽極と陰極との間に印加させる一方、検出工程にて主電源が稼働していないことが検出されると、副電源から防食電圧を陽極と陰極との間に印加させる。したがって、電解浴の電気分解を行っている状態か、あるいは電解浴の電気分解を停止している状態かを検出し、この検出結果に基づいて、陽極と陰極との間に印加すべき電圧の種類を自動的に切り換えることができる。
【００３８】
請求項１１に記載の発明に係る電解槽の防食方法は、請求項８又は９に記載の電解槽の防食方法において、上記電解電圧に関連する電流の流れを上記主電源から上記陽極及び陰極に向かう一方向に規制する一方、上記防食電圧に関連する電流の流れを上記副電源から上記陽極及び陰極に向かう一方向に規制する工程を含むことを特徴とするものである。
【００３９】
上記構成において、電解電圧に関連する電流の流れは、主電源から陽極及び陰極に向かう一方向に規制される。一方、防食電圧に関連する電流の流れは、副電源から陽極及び陰極に向かう一方向に規制される。したがって、電解浴の電気分解を行っている間において、主電源の出力が低下し、擬似的に電解浴の電気分解を停止している状態となった場合においても、電解槽の防食機能を発揮することができる。
【００４０】
請求項１２に記載の発明に係る電解槽の防食方法は、請求項７乃至１１のいずれかに記載の電解槽の防食方法において、上記防食電圧は、１．０Ｖ乃至２．５Ｖに設定されていることを特徴とするものである。
上記構成において、防食電圧を、１．０Ｖ乃至２．５Ｖに設定することで、電解浴の電気分解を停止している間は、電気分解によりフッ素は発生しないが、電解浴中に水があれば、この水が電気分解される。この電気分解反応は、以下の通りである。
【００４１】
【化５】
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
（実施の形態の概要）
本実施の形態では、電解槽本体内に内装されており、隔壁によって互いに仕切られている陽極と陰極との間に、予め定める値を示す電解電圧を印加することによって、フッ化水素を含有する混合溶融塩を用いた電解浴を電気分解し、陽極側でフッ素を得る一方、陰極側で水素を得ることのできる電解槽を含む電解装置を対象としている。
【００４３】
ここで、本実施の形態の主たる特徴は、原料の無駄や電解槽の構造材料の腐食を無くし、安定的に長期間にわたって電気分解を継続できるとともに、より安価にフッ素を発生することを可能とするべく、電解浴の電気分解が停止されることを条件として、陽極と陰極との間に、電解電圧よりも低く且つ電解槽の腐食が発生する電位よりも高い値を示す防食電圧を印加し、いわゆるカソード防食を行って、電解浴中に不純物が発生するのを防止するようにした点にある。
【００４４】
因みに、電解浴の電気分解が停止されているときに、特開昭５５−３４６８４号公報で開示されているように、陽極と陰極との間に、電解電圧まで高い電圧を印加しないのは、以下の理由による。すなわち、電解浴の電気分解が停止されているときに、陽極と陰極との間に、電解電圧まで高い電圧を印加すると、主反応により、フッ素が発生する可能性は皆無とはいえず、原料のフッ化水素を無駄に消費したり、極端な場合には、長期間放置することで、装置内にフッ素や水素が溜まり、このことを知らずに装置の操作を行うと、事故を誘発する恐れがあるからである。
【００４５】
つまり、上記フッ素発生用電解装置において、フッ素を発生させるための理論分解電圧（ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ） は、２．８５Ｖであるが、上記防食電圧としては、ここまでの負荷は不要である。
そこで、本願発明者等は、上記目的を達成するための実効的な防食電圧の範囲を、以下のようにして設定している。
【００４６】
下記（５）式に示すように、電解浴中において鉄が還元される電位を印加すると、陰極及び電解槽本体は保護される一方、陽極は、水を電気分解し得る電位に保たれる。
【００４７】
【化６】
【００４８】
水を電気分解することによって水素を発生させるための電位は、１．２３Ｖである。しかしながら、フッ化水素を含有する混合溶融塩を用いた電解浴中の水分から水素を発生させるための電位を決定することは困難であるのが実情である。したがって、浴電圧を考慮して、およそ１．０Ｖ乃至２．５Ｖの範囲を実効的な防食電圧の範囲とし、かかる範囲内の防食電圧を陽極と陰極との間に印加することで、電解槽の防食を実現することとした。このように、１．０Ｖ乃至２．５Ｖの範囲内の防食電圧を印加したときには、電気分解によってフッ素は発生しないが、電解浴中に水があれば、この水は電気分解される。その結果、脱水効果を得ることができる。
【００４９】
そして、本願発明者等は、本実施の形態の特徴による効果を確認するために、ＯＮ／ＯＦＦを頻繁に行う３０Ａフッ素電解槽を採用し、電解浴の濃度をＫＦ・１．９−２．３Ｆに調整して、電解浴を十分に脱水した後に、電解浴を９０℃で電気分解を行い、フッ素を発生する電解装置を用意しておいて、以下に示す実験条件１及び実験条件２で、約５ケ月間繰り返し実験を行った後、電解浴の不純物濃度の測定と、電解浴の電気分解を行っているときの状態の比較とを行った。なお、陽極には東洋炭素社製ＦＥ−５炭素電極を用い、陰極及び電解槽本体には鉄を用いている。また、隔壁にはモネルを使用している。
【００５０】
＜実験条件１＞
１日の中で、電解浴の電気分解を行う時間を８時間とし、それ以外の時間は、陽極と陰極との間に防食電圧を印加することなく、そのまま放置する。
＜実験条件２＞
１日の中で、電解浴の電気分解を行う時間を８時間とし、それ以外の時間は、陽極と陰極との間に１．８Ｖの防食電圧を印加する。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１から明らかなように、電解浴の不純物濃度は、電解浴の電気分解を停止している間に、陽極と陰極との間に防食電圧を印加することなく、そのまま放置した場合に比べて、電解浴の電気分解を停止している間に、陽極と陰極との間に防食電圧（１．８Ｖ）を印加した場合の方が、上昇率が低く、殆ど増加しないことが判明した。特に、鉄（Ｆｅ）の濃度は、電解浴の電気分解を停止している間に、陽極と陰極との間に防食電圧を印加することなく、そのまま放置した場合には、２６００ｐｐｍまで上昇しているのに対し、電解浴の電気分解を停止している間に、陽極と陰極との間に防食電圧（１．８Ｖ）を印加した場合には、１０ｐｐｍ乃至２０ｐｐｍと殆ど増加していない。
【００５３】
一方、電解浴の電気分解を行う際の電解電圧は、電解浴の電気分解を停止している間に、陽極と陰極との間に防食電圧を印加することなく、そのまま放置した場合には、電流密度の上昇とともに不安定となって０．５Ｖ以上の振れが観察され、７Ａ／ｄｍ２ 以上の電流密度では、安定して電気分解を行うことは困難であったのに対し、電解浴の電気分解を停止している間に、陽極と陰極との間に防食電圧（１．８Ｖ）を印加した場合には、電解電圧の振れは、０．１Ｖ以下と安定しており、１５Ａ／ｄｍ２ 以上の電流密度でも、安定的に電気分解を継続することができた。
【００５４】
ここで、上述した本実施の形態の概要を踏まえた上で、具体的な実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【００５５】
同図を参照して、本実施の形態１の電解装置は、▲１▼混合溶融塩（ＫＦ・２ＨＦ）を用いた電解浴１１ａを形成する電解槽本体１１、電解浴１１ａに浸漬されている陽極１２及び陰極１３、並びに陽極１２側と陰極１３側とを仕切る隔壁１４を備えており、陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加することによって電解浴１１ａを電気分解し、陽極１２側でフッ素（Ｆ２ ）を得る一方、陰極１３側で水素（Ｈ２ ）を得る電解槽１０と、▲２▼陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加する電解電圧印加手段２０と、▲３▼この電解電圧印加手段２０による電解浴１１ａの電気分解が停止されることを条件として、陽極１２と陰極１３との間に、防食電圧を印加する防食電圧印加手段３０とを備えている。
【００５６】
電解槽１０の構成要素である電解槽本体１１、陽極１２、陰極１３及び隔壁１４には、従来の電解槽と同一の構造材料が採用されている。具体的には、一般的には、陽極１２、陰極１３、電解槽本体１１及び隔壁１４には、金属が使用されている。
電解電圧印加手段２０は、陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加するための主電源２１を備えている。この主電源２１は、定電流電源であって、その入力側は、電源投入スイッチ１００を介して、入力ラインＬ１に接続されており、出力側は、第１の常閉接点５１を介して、陽極１２及び陰極１３に接続されている。
【００５７】
防食電圧印加手段３０は、陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加するための副電源３１を備えている。この副電源３１は、定電圧電源であって、その入力側は、入力ラインＬ２に接続されており、出力側は、第２の常閉接点５２を介して、陽極１２及び陰極１３と第１の常閉接点５１との接続中間点Ａに接続されている。
【００５８】
また、本実施の形態１の電解装置は、上記電解槽１０、電圧印加手段２０及び防食電圧印加手段３０に加えて、▲１▼電圧印加手段２０の主電源２１が稼働しているか否かを検出する検出手段４０と、▲２▼この検出手段４０による検出の結果、主電源２１が稼働していることを条件として、主電源２１から電解電圧を陽極１２と陰極１３との間に印加させる一方、主電源２１が稼働していないことを条件として、副電源３１から防食電圧を陽極１２と陰極１３との間に印加させる印加電圧切換手段５０とを備えている。
【００５９】
検出手段４０は、主電源２１の入力変化をとらまえて、主電源２１が稼働しているか否かを検出する主電源稼働検出回路４１を備えている。この主電源稼働検出回路４１は、入力ラインＬ１に接続されており、第１の常閉接点５１の接触子５１ａ、及び第２の常閉接点５２の接触子５２ａに対して、それぞれ、検出結果に基づいた制御信号を出力するようになっている。
【００６０】
印加電圧切換手段５０は、▲１▼陽極１２及び陰極１３と主電源２１との間に介在されている第１の常閉接点５１と、▲２▼接続中間点Ａと副電源３１との間に介在されている第２の常閉接点５２とから構成されており、主電源稼働検出回路４１にて主電源２１が稼働していることが検出されると、第２の常閉接点５２を開成状態として、主電源２１から電解電圧を陽極１２と陰極１３との間に印加させる一方、主電源稼働検出回路４１にて主電源２１が稼働していないことが検出されると、第１の常閉接点５１を開成状態として、副電源３１から防食電圧を陽極１２と陰極１３との間に印加させるようになっている。
【００６１】
ここで、上記電解装置の動作について説明する。
電解浴１１ａの電気分解を行っている間は、電源投入スイッチ１００がＯＮされている。そのため、主電源２１には、入力ラインＬ１を介して、予め定める定格電流が供給される。このとき、主電源稼働検出回路４１は、入力ラインＬ１を介して、主電源２１に定格電流が供給されていることをとらまえて、主電源２１が稼働状態にあることを検出する。そして、この検出結果に基づき、主電源稼働検出回路４１は、開成することを促す制御信号を第２の常閉接点５２の接触子５２ａに出力する。そうすると、第２の常閉接点５２は、開成状態となる。これによって、主電源２１から電解電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。そうすると、電解槽１０では、電解浴１１ａが電気分解され、陽極１２側でフッ素（Ｆ２ ）が得れる一方、陰極１３側で水素（Ｈ２ ）が得られる。
【００６２】
一方、電解浴１１ａの電気分解を停止している間は、電源投入スイッチ１００がＯＦＦされている。そのため、主電源２１には、入力ラインＬ１を介して、定格電流の供給がされず、主電源２１は、稼働を停止した状態にある。このとき、主電源稼働検出回路４１は、入力ラインＬ１を介して、主電源２１に定格電流が供給されていないことをとらまえて、主電源２１が稼働を停止してる状態にあることを検出する。そして、この検出結果に基づき、主電源稼働検出回路４１は、開成することを促す制御信号を第１の常閉接点５１の接触子５１ａに出力する一方、閉成することを促す制御信号を第２の常閉接点５２の接触子５２ａに出力する。そうすると、第１の常閉接点５１は、開成状態となる一方、第２の常閉接点５２は、閉成状態となる。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。
【００６３】
すなわち、本実施の形態１によると、以下の作用効果を奏する。
▲１▼陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加して、電解槽１０内において、電解浴１１ａの電気分解が行われた後、電解浴１１ａの電気分解が停止されると、陽極１２と陰極１３との間に防食電圧が印加されるようになっている。そのため、電解浴１１ａ中に不純物が発生するのを防止できることになる。これに伴って、電解槽１０に腐食が発生するのを防止することができる。その結果、原料の無駄や電解槽１０の構造材料の腐食を無くし、安定的に長期間にわたって電気分解を継続できる。
【００６４】
▲２▼電解浴１１ａの電気分解を停止している間は、主電源２１とは別に設けられている副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加されるようになっている。そのため、簡単な構成で、電解槽１０の防食機能を発揮することができる。
▲３▼主電源２１が稼働しているか否かを検出し、主電源２１が稼働していることが検出されると、主電源２１から電解電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される一方、主電源２１が稼働していないことが検出されると、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加されるようになっている。したがって、電解浴１１ａの電気分解を行っている状態か、あるいは電解浴１１ａの電気分解を停止している状態かを検出し、この検出結果に基づいて、陽極１２と陰極１３との間に印加すべき電圧の種類を自動的に切り換えることができる。
【００６５】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態２の電解装置の特徴は、副電源３１を入力ラインＬ１に接続し、主電源２１及び副電源３１の入力系統を１系統としている点にあり、その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００６６】
詳細に説明すると、副電源３１の入力側は、入力ラインＬ１と主電源稼働検出回路４１との接続中間点Ｂよりも前段位置において、入力ラインＬ１に接続されている。
なお、陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加する電解動作、及び陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加する防食動作については、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００６７】
すなわち、本実施の形態２では、副電源３１を入力ラインＬ１に接続することによって、主電源２１及び副電源３１の入力系統を１系統化を達成している。したがって、主電源２１及び副電源３１の入力系統の構成を簡素なものとすることができる。
【００６８】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態３の電解装置の特徴は、防食電圧印加手段３０を、▲１▼副電源３１と、▲２▼この副電源３１に接続されており、副電源３１の稼働を維持するためのバックアップ電池３２とから構成している点にあり、その他の構成は、実施の形態２と同様である。
【００６９】
ここで、上記電解装置の動作について説明する。なお、電解動作及び防食動作については、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
電解浴１１ａの電気分解が停止されていることに伴って、陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加する防食動作を行っている間に、停電等の非常事態が発生すると、バックアップ電池３２は、副電源３１の稼働を維持する。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。その結果、停電等の非常事態が発生しているのにもかかわらず、防食動作が継続されることになる。
【００７０】
すなわち、本実施の形態３では、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される際には、バックアップ電池３２により、副電源３１の稼働が維持されるようになっている。したがって、陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加している際に、停電等の非常事態が発生した場合においても、電解槽１０の防食機能を発揮することができる。
【００７１】
（実施の形態４）
図４は本発明の実施の形態４に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態の電解装置の特徴は、主電源稼働検出回路４１を、主電源の出力変化をとらまえて、主電源２１が稼働しているか否かを検出するように構成している点にあり、その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００７２】
詳細に説明すると、主電源稼働検出回路４１は、主電源２１と第１の常閉接点５１との接続中間点Ｃに接続されている。
ここで、上記電解装置の動作について説明する。
電解浴１１ａの電気分解を行っている間は、電源投入スイッチ１００がＯＮされている。そのため、主電源２１は、稼働状態にある。換言すると、主電源２１は、電解電圧に関連する電流を出力している状態にある。このとき、主電源稼働検出回路４１は、主電源２１から電解電圧に関連する電流が出力されていることをとらまえて、主電源２１が稼働状態にあることを検出する。そして、主電源稼働検出回路４１は、開成することを促す制御信号を第２の常閉接点５２の接触子５２ａに出力する。そうすると、第２の常閉接点５２は、開成状態となる。これによって、主電源２１から電解電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。そうすると、電解槽１０では、電解浴１１ａが電気分解され、陽極１２側でフッ素（Ｆ２ ）が得れる一方、陰極１３側で水素（Ｈ２ ）が得られる。
【００７３】
一方、電解浴１１ａの電気分解を停止している間は、電源投入スイッチ１００がＯＦＦされている。そのため、主電源２１は、稼働を停止した状態にある。換言すると、主電源２１は、電解電圧に関連する電流を出力していない状態にある。このとき、主電源稼働検出回路４１は、主電源２１から電解電圧に関連する電流が出力されていないことをとらまえて、主電源２１が稼働を停止してる状態にあることを検出する。そして、この検出結果に基づき、主電源稼働検出回路４１は、開成することを促す制御信号を第１の常閉接点５１の接触子５１ａに出力する一方、閉成することを促す制御信号を第２の常閉接点５２の接触子５２ａに出力する。そうすると、第１の常閉接点５１は、開成状態となる一方、第２の常閉接点５２は、閉成状態となる。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。
【００７４】
すなわち、本実施の形態４では、電解浴１１ａの電気分解が行われるに伴って、主電源２１が稼働していることが検出されると、主電源２１から電解電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される一方、電解浴１１ａの電気分解が停止されるに伴って、主電源２１が稼働していないことが検出されると、主電源２１とは別に設けられている副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加されるようになっているので、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００７５】
（実施の形態５）
図５は本発明の実施の形態５に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態２の電解装置の特徴は、副電源３１の入力側を接続中間点Ｂに接続し、主電源２１及び副電源３１の入力系統を１系統としている点にあり、その他の構成は、実施の形態４と同様である。
【００７６】
なお、陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加する電解動作、及び陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加する防食動作については、実施の形態４と同様であるので、その説明を省略する。
すなわち、本実施の形態５では、副電源３１を入力ラインＬ１に接続して、主電源２１及び副電源３１の入力系統を１系統化を実現しているので、実施の形態２と同様の効果を奏する。
【００７７】
（実施の形態６）
図６は本発明の実施の形態６に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態６の電解装置の特徴は、バックアップ電池３２により、副電源３１の稼働を維持するようにしている点にあり、その他の構成は、実施の形態５と同様である。
【００７８】
ここで、上記電解装置の動作について説明する。
電解浴１１ａの電気分解が停止されていることに伴って、陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加する防食動作を行っている間に、停電等の非常事態が発生すると、バックアップ電池３２は、副電源３１の稼働を維持する。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。その結果、停電等の非常事態が発生しているのにもかかわらず、防食動作が継続されることになる。
【００７９】
すなわち、本実施の形態６では、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される際には、副電源３１の稼働は、バックアップ電池３２によって維持されるようになっているので、実施の形態３と同様の効果を奏する。
【００８０】
（実施の形態７）
図７は本発明の実施の形態７に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態７の電解装置の特徴は、▲１▼主電源２１に操作スイッチ２１ａを設けている点、▲２▼検出手段４０をコントローラ４２から構成している点、▲３▼印加電圧切換手段５０を、陽極１２及び陰極１３と主電源２１との間に介在されている電磁接触器５３から構成している点、並びに▲４▼副電源３１の出力側を陽極１２及び陰極１３と電磁接触器５３との接続中間点Ｄに接続している点にあり、その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００８１】
コントローラ４２は、ＣＰＵ、データＲＡＭ及びプログラムＲＯＭを含み、予めＲＯＭに記憶されているプログラムに従って制御を行うマイクロコンピュータを備えており、操作スイッチ２１ａの操作信号に基づき、主電源２１が稼働している否かを検出し、この検出結果を基に、電磁接触器５３の開閉動作を制御するようになっている。
【００８２】
電磁接触器５３は、従来公知のものであって、図示しない電磁石、及び接触子５３ａを備えており、電磁石が励磁されると、接触子５３ａが閉じる一方、電磁石が消磁されると、接触子５３ａが開くようになっている。
ここで、上記電解装置の動作について説明する。
電解浴１１ａの電気分解を行っている間は、操作スイッチ２１ａａがＯＮされている。そのため、主電源２１は、稼働状態にある。このとき、コントローラ４２は、操作スイッチ２１ａのＯＮ操作信号に基づいて、主電源２１が稼働状態にあることを検出する。そして、この検出結果に基づき、コントローラ４２は、励磁信号を電磁接触器５３に出力する。そうすると、電磁接触器５３の電磁石が励磁される。その結果、電磁接触器５３の接触子５３ａが閉じる。これによって、主電源２１から電解電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。そうすると、電解槽１０では、電解浴１１ａが電気分解され、陽極１２側でフッ素（Ｆ２ ）が得れる一方、陰極１３側で水素（Ｈ２ ）が得られる。
【００８３】
一方、電解浴１１ａの電気分解を停止している間は、操作スイッチ２１ａａがＯＦＦされている。そのため、主電源２１は、稼働を停止した状態にある。このとき、コントローラ４２は、操作スイッチ２１ａのＯＦＦ操作信号に基づいて、主電源２１が稼働を停止している状態にあることを検出する。そして、この検出結果に基づき、コントローラ４２は、消磁信号を電磁接触器５３に出力する。そうすると、電磁接触器５３の電磁石が消磁される。その結果、電磁接触器５３の接触子５３ａが開く。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。
【００８４】
すなわち、本実施の形態７によると、実施の形態１と同様の作用効果を奏することに加えて、以下の作用効果を奏する。
▲１▼主電源２１の操作スイッチ２１ａの操作信号に基づいて、コントローラ４２が主電源２１の稼働状態を検出するようになっている。したがって、主電源２１の稼働状態を検出するために、特別な回路構成を有する検出回路を採用する必要がなくなる。
【００８５】
▲２▼頻繁な開閉動作にも十分に耐え得る電磁接触器５３を、陽極１２及び陰極１３と主電源２１との間に介在しておくとともに、副電源３１を接続中間点Ｄに接続しておいて、コントローラ４２により、電磁接触器５３の開閉動作を制御し、主電源２１の稼働状態に応じて、陽極１２と陰極１３との間に印加すべき電圧の種類を自動的に切り換えるようになっている。したがって、陽極１２と陰極１３との間に印加すべき電圧の種類の切り換えが頻繁に行われるような場合でも、十分に対処することができる。
【００８６】
（実施の形態８）
図８は本発明の実施の形態８に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態８の電解装置の特徴は、副電源３１の入力側を入力ラインＬ２に接続し、主電源２１及び副電源３１の入力系統を１系統としている点にあり、その他の構成は、実施の形態７と同様である。
【００８７】
なお、陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加する電解動作、及び陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加する防食動作については、実施の形態７と同様であるので、その説明を省略する。
但し、上記電解動作を行う際にも、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加されることになるが、防食電圧は、上述したように、電解電圧よりも低い１．０Ｖ乃至２．５Ｖに設定されるので、電気分解に支障をきたすことはない。
【００８８】
すなわち、本実施の形態８では、副電源３１を入力ラインＬ１に接続して、主電源２１及び副電源３１の入力系統を１系統化を実現しているので、実施の形態２と同様の効果を奏する。
【００８９】
（実施の形態９）
図９は本発明の実施の形態９に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態９の電解装置の特徴は、バックアップ電池３２により、副電源３１の稼働を維持するようにしている点にあり、その他の構成は、実施の形態８と同様である。
ここで、上記電解装置の動作について説明する。
電解浴１１ａの電気分解が行われていることに伴って、陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加する電解動作を行っている間に、停電等の非常事態が発生すると、主電源２１の稼働は、強制的に停止される。その結果、電解動作が停止する。一方、副電源３１の稼働は、バックアップ電池３２によって維持される。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。その結果、電解動作に代わって、防食動作が行われることになる。
【００９０】
一方、電解浴１１ａの電気分解が停止されていることに伴って、陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加する防食動作を行っている間に、停電等の非常事態が発生すると、バックアップ電池３２は、副電源３１の稼働を維持する。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。その結果、停電等の非常事態が発生しているのにもかかわらず、防食動作が継続されることになる。
【００９１】
すなわち、本実施の形態９では、副電源３１の出力側を接続中間点Ｄに接続し、この副電源３１の稼働をバックアップ電池３２によって維持するようになっている。したがって、電解動作時及び防食動作時に、停電等の非常事態が発生した場合においても、電解槽１０の防食機能を発揮することができる。
【００９２】
（実施の形態１０）
図１０は本発明の実施の形態１０に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態１０の電解装置の特徴は、▲１▼副電源３１の入力側を入力ラインＬ１に接続し、主電源３１及び副電源３１の入力系統を１系統としていること、並びに▲２▼電解電圧に関連する電流の流れを主電源２１から陽極１２及び陰極１３に向かう一方向に規制する一方、防食電圧に関連する電流の流れを副電源３１から陽極１２及び陰極１３に向かう一方向に規制する整流手段６０とを備えていることにより、実施の形態１乃至実施の形態９で必要とされた、検出手段４０及び印加電圧切換手段５０を排除して、電解浴１１ａの電気分解が停止されることを条件として、陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加するようにした点にある。なお、主電源２１には、操作スイッチ２１ａが設けられている。
【００９３】
整流手段６０は、第１のダイオード６１及び第２のダイオード６２を備えている。第１のダイオード６１のアノードは、主電源２１の出力側に接続されており、カソードは、陽極１２及び陰極１３に接続されている。第２のダイオード６２のアノードは、副電源３１の出力側に接続されており、カソードは、陽極１２及び陰極１３と第１のダイオード６１との接続中間点Ｅに接続されている。
【００９４】
なお、その他の構成は、実施の形態２と同様である。
ここで、上記電解装置の動作について説明する。
電解浴１１ａの電気分解を行っている間は、操作スイッチ２１ａａがＯＮされている。そのため、主電源２１は、稼働状態にある。それゆえ、主電源２１から電解電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。そうすると、電解槽１０では、電解浴１１ａが電気分解され、陽極１２側でフッ素（Ｆ２ ）が得れる一方、陰極１３側で水素（Ｈ２ ）が得られる。
【００９５】
このとき、副電源３１には、入力ラインＬ１を介して、定格電流が供給される。しかし、電解電圧に関連する電流の流れは、第１のダイオード６１によって、主電源２１から陽極１２及び陰極１３に向かう一方向に規制される。一方、防食電圧に関連する電流の流れは、第２のダイオード６２によって、副電源３１から陽極１２及び陰極１３に向かう一方向に規制される。それゆえ、電解浴１１ａの電気分解を開始した際には、主電源２１から電解電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。一方、副電源３１は、第２のダイオード６２の整流作用によって、副電源３１に対して逆電圧が付加されなくなり、稼働しない。そのため、陽極１２と陰極１３との間には、防食電圧が印加されない。その後、主電源３１の出力が定格出力よりも低減し、予め定める定格出力よりも低い出力になると、副電源３１も稼働し、副電源３１から陽極１２及び陰極１３に向かって、防食電圧に関連する電流が流れる。最終的に、主電源２１の出力が副電源３１の定格出力よりも低くなると、主電源２１は、稼働を停止し、結果的に電解浴１１ａの電気分解を停止している状態となり、陽極１２と陰極１３との間には、防食電圧が印加される。
【００９６】
一方、電解浴１１ａの電気分解を停止している間は、操作スイッチ２１ａがＯＦＦされている。そのため、主電源２１は、稼働を停止した状態にある。一方、入力ラインＬ２を介して、副電源３１に定格電流が供給されており、副電源３１は、稼働状態にある。それゆえ、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。
【００９７】
すなわち、本実施の形態１０によると、実施の形態１で述べた▲１▼及び▲２▼、並びに実施の形態２と同様の作用効果を奏することに加えて、以下の作用効果を奏する。
具体的には、電解電圧に関連する電流の流れは、第１のダイオード６１によって、主電源２１から陽極１２及び陰極１３に向かう一方向に規制される一方、防食電圧に関連する電流の流れは、第２のダイオード６２によって、副電源３１から陽極１２及び陰極１３に向かう一方向に規制されるようになっている。したがって、電解浴１１ａの電気分解を行っている間において、主電源２１の出力が低下し、擬似的に電解浴１１ａの電気分解を停止している状態となったっ場合においても、電解槽１０の防食機能を発揮することができる。
【００９８】
（実施の形態１１）
図１１は本発明の実施の形態１１に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態１１の電解装置の特徴は、バックアップ電池３２により、副電源３１の稼働を維持するようにしている点にあり、その他の構成は、実施の形態１０と同様である。
【００９９】
ここで、上記電解装置の動作について説明する。
電解浴１１ａの電気分解が行われていることに伴って、陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加する電解動作を行っている間に、停電等の非常事態が発生すると、主電源２１の稼働は、強制的に停止される。その結果、電解動作が停止する。一方、副電源３１の稼働は、バックアップ電池３２によって維持される。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。その結果、電解動作に代わって、防食動作が行われることになる。
【０１００】
一方、電解浴１１ａの電気分解が停止されていることに伴って、陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加する防食動作を行っている間に、停電等の非常事態が発生すると、バックアップ電池３２は、副電源３１の稼働を維持する。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。その結果、停電等の非常事態が発生しているのにもかかわらず、防食動作が継続されることになる。
【０１０１】
すなわち、本実施の形態１１では、副電源３１の出力側を接続中間点Ｅに接続し、この副電源３１の稼働をバックアップ電池３２によって維持するようになっているので、実施の形態９と同様の効果を奏する。
【０１０２】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態７乃至実施の形態９において、主電源２１によって、副電源３１が壊れる可能性がある場合には、副電源３１と接続中間点Ｄとの間にダイオードを挿入して、副電源３１の破壊を防止するようにしてもよい。
その他、本発明の請求の範囲内での種々の設計変更及び修正を加え得ることは勿論である。
【０１０３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、請求項１及び７に記載の発明によると、電解浴の電気分解が停止されると、陽極と陰極との間に、電解電圧より低く且つ電解槽の腐食が発生する電位よりも高い値を示す防食電圧を印加するため、電解浴中に不純物が発生するのを防止できることになり、これに伴って、電解槽に腐食が発生するのを防止することができる結果、原料の無駄や電解槽の構造材料の腐食を無くし、安定的に長期間にわたって電気分解を継続できる。
【０１０４】
請求項２及び８に記載の発明によると、電解浴の電気分解を停止している間は、主電源とは別に設けられている副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加されるようになっているため、簡単な構成で、電解槽の防食機能を発揮することができる。
請求項３及び９に記載の発明によると、電解浴の電気分解を停止している間は、副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加される際には、バックアップ電池により、副電源の稼働が維持されるので、停電等の非常時においても、電解槽の防食機能を発揮することができる。
【０１０５】
請求項４及び１０に記載の発明によると、主電源が稼働していることが検出されると、主電源から電解電圧が陽極と陰極との間に印加される一方、主電源が稼働していないことが検出されると、副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加されるようになっているので、電解浴の電気分解を行っている状態か、あるいは電解浴の電気分解を停止している状態かを検出し、この検出結果に基づいて、陽極と陰極との間に印加すべき電圧の種類を自動的に切り換えることができる。
【０１０６】
請求項５及び１１に記載の発明によると、電解電圧に関連する電流の流れは、主電源から陽極及び陰極に向かう一方向に規制される一方、防食電圧に関連する電流の流れは、副電源から陽極及び陰極に向かう一方向に規制されるようになっているので、電解浴の電気分解を行っている間において、主電源の出力が低下し、擬似的に電解浴の電気分解を停止している状態となった場合においても、電解槽の防食機能を発揮することができる。
【０１０７】
請求項６及び１２に記載の発明によると、防食電圧を、１．０Ｖ乃至２．５Ｖに設定することで、電解浴の電気分解を停止している間は、電気分解によりフッ素は発生しないが、電解浴中に水があれば、この水は電気分解される結果、脱水効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態５に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態６に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態７に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態８に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態９に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態１０に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態１１に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図１２】一般的な電解装置に含まれる電解槽の構成を簡略化して示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 電解槽
１１ 電解槽本体
１１ａ 電解浴
１２ 陽極
１３ 陰極
１４ 隔壁
２０ 電解電圧印加手段
２１ 主電源
３０ 防食電圧印加手段
３１ 副電源
３２ バックアップ電池
４０ 検出手段
５０ 印加電圧切換手段
６０ 整流手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、フッ化水素を含有する混合溶融塩を用い、この混合溶融塩を電気分解することによって、フッ素を得ることができる電解装置、及びこれに含まれる電解槽を防食するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、フッ素は、電気分解のみにて工業的に得られる。このように、工業的にフッ素を得るには、混合溶融塩（ＫＦ・２ＨＦ）を約９０℃で電気分解する、いわゆる中温法が専ら用いられている。
かかる中温法を用いてフッ素を得ることのできる一般的な電解装置に含まれる電解槽を図１２に示す。図１２は一般的な電解装置に含まれる電解槽の構成を簡略化して示す断面図である。
【０００３】
図１２を参照して、一般的な電解装置に含まれる電解槽は、▲１▼混合溶融塩（ＫＦ・２ＨＦ）を用いて電解浴１ａを形成する電解槽本体１と、▲２▼混合溶融塩に浸漬されている陽極２及び陰極３と、▲３▼陽極２側と陰極３側とを仕切る隔壁４とを備えている。一般的には、陽極２、陰極３、電解槽本体１及び隔壁４には、金属が利用されている。なお、図中、参照符号５はブスバー、６は絶縁材、７は金属で製作された電解槽蓋、８は陰極ガス出口、９は陰極ガス出口である。
【０００４】
上記電解槽では、陽極２と陰極３との間に予め定める値を示す電解電圧を印加することによって、電解浴１ａを電気分解するようになっている。
かかる電気分解反応の総括的な反応は、下記（１）式で示され、陽極２側でフッ素（Ｆ２ ）が得られる一方、陰極３側で水素（Ｈ２ ）が得られる。
【０００５】
【化１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記電気分解を健全に継続するためには、分極しにくい陽極とともに十分に調整された電解浴が必要である。これらの条件が揃わないと、フッ素の発生を継続することができない。
ここに、分極は、以下の反応メカニズムによって生じる。すなわち、発生するフッ素と陽極とが反応して、陽極の表面上に、極めて低い表面エネルギーを有する（ＣＦ）ｎフッ化グラファイトが生じ、これに起因して、電解浴に対する陽極の濡れ性が低下し、陽極のフッ素発生反応に対する有効面積が減少することにより生ずるのである。
【０００７】
上記のように、電解浴が陽極と全く濡れなくなると、突然、電流が減少し、電圧が上昇する、いわゆる陽極効果（ａｎｏｄｅ ｅｆｆｅｃｔ）が生じる。この陽極効果が生じると、実際に操業する上で大きな問題となる。
そこで、特開昭６１−１２９９４号公報等にて、分極しにくい理想的な炭素電極が提案されており、この提案された炭素電極は、国内外で広く使用されている。
【０００８】
一方、電解浴の調整とは、水や他の金属イオン等の不純物を含まないようにすることである。
因みに、水分は、電解浴が吸湿性を有しているために、電解槽の気密性が悪かったり、ガス配管出口から大気が逆流したりすること等によって、電解浴の中に混ざると考えられる。
【０００９】
一般的に、電解浴中に５００ｐｐｍ以上の水分が入ると、下記（２）式乃至（４）式に示すように、まず、酸化グラファイトが生成される。この生成された酸化グラファイトは、不安定である。そのため、フッ化グラファイトが最終的に生成される。
【００１０】
【化２】
上記フッ化グラファイトは、表面エネルギーが低い。そのため、例え、陽極として、上記特開昭６１−１２９９４号公報等にて提案さている炭素電極を採用したとしても、炭素電極の表面の２０％以上がフッ化グラファイトで被覆されると、炭素電極は、電解浴と接することができなくなる。それゆえ、見かけ上の現象としては、通電中に、急に電圧が上昇し、電流が流れにくくなって、電解不能の状態となる。つまり、陽極効果が生じる。
【００１２】
かかる陽極効果を防止するために、電解浴中の水分を除去することは、フッ素電解を行う上で、重要な要素の１つである。
因みに、電解浴中に、電気分解で発生させるか、あるいは別途用意したボンベからフッ素を導入することで、電解浴中の水分を２００ｐｐｍ以下に減少させて、陽極効果を防止できるとされている。
【００１３】
上記電解浴中の不純物は、通電中には、陽極に炭素材を使用している場合は、主として隔壁のＢｉ−Ｐｏｌａｒ腐食により発生し、電気分解停止時には、陽極と陰極との間で逆電流が流れ、本来の陰極部分が陽極となって溶解することにより発生する。
因みに、通電中の分極は、電極間距離等の設計条件・通電時の電気分解条件を制御することで、防止できるとされている。具体的には、通電中における分極の発生を防止することは、▲１▼電極間距離を調整すること、及び▲２▼特公平７−５７９１５号公報にて開示されているように、隔壁にテフロン等の耐フッ素樹脂材を使用すること等により、達成される。
【００１４】
しかしながら、電気分解を停止した後に、何ら対策を講じることなく、そのまま放置しておいたのでは、電気分解停止時に発生する陰極部分の腐食を防止することは困難である。
通常、電解槽本体は、陰極と同じ電位で使用される。そのため、ここでいう陰極部分の腐食とは、陰極及び電解槽本体の両者の腐食を指す。したがって、陰極部分の腐食が進むと、電解装置の破壊を招く事態に陥る恐れがある。また、電解装置の破壊に至らない場合であっても、陰極部分の腐食が起こることで、電解浴中に鉄やその他の金属が混入し、電気分解時に悪影響を及ぼすことになる。
【００１５】
具体的には、以下のように、電解槽の構造材料の種類により、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）等が溶出する。
【００１６】
【化３】
上記鉄、銅、ニッケル等の不純物は、電気分解を停止している間は、スラッジとして沈殿しているが、電気分解を開始すると、電気泳動を起こして陽極周辺に集まる。それゆえ、鉄、銅、ニッケル等の不純物は、炭素陽極の表面にも付着することになる。
周知のように、鉄や銅のフッ化物は、不導体である。そのため、健全な電解浴中での電気分解と比較すると、電解電圧が大きく乱れる現象が起きる。また、電解浴の粘度が上昇する原因ともなり、電解浴の循環が悪くなる。そうすると、飛沫同伴（ｃａｒｒｙｏｖｅｒ） によって、電解浴がガス出口配管に溜まり、閉息状態に陥る。
【００１８】
電解浴の不純物を取り除く方法としては、▲１▼電解浴を丸ごと交換する方法、及び▲２▼特開昭６１−１２７６０３号公報にて開示さているように、電解浴にフッ化ナトリウムを添加して沈殿させる方法等がある。
一般に、電解浴中の不純物としては、電解槽本体の構造材料である鉄が最も多い。そのため、上記特開昭６１−１２７６０３号公報にて開示さている技術は、不純物を含んだ電解浴中にフッ化ナトリウムを添加することで、特に、鉄イオンをＫ２ ＮａＦｅＦ６ として沈殿させて電解浴から除去することを主たる目的としている。
【００１９】
しかしながら、上記▲１▼及び▲２▼の電解浴の不純物を取り除く方法は、電解浴や沈殿物の処理が不可欠である。そのため、電解浴や沈殿物の処理に手間がかかるばかりか、フッ化水素の取り扱いを余儀なくされ、危険を伴う。
そこで、原料の無駄や電解槽の構造材料の腐食を無くし、安定的に長期間にわたって電気分解を継続できる技術が要望されている。
【００２０】
上記要望に応えるべく、本願発明者等は、電解浴の電気分解が停止されることを条件として、陽極と陰極との間に、電解電圧よりも低く且つ電解槽の腐食が発生する電位よりも高い値を示す防食電圧を印加するようにすればよいのではないかと着想した。
本発明は、上記着想に基づきなされたもので、原料の無駄や電解槽の構造材料の腐食を無くし、安定的に長期間にわたって電気分解を継続できる電解装置、及び電解槽の防食方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る電解装置は、フッ化水素を含有する混合溶融塩を用いた電解浴を形成する電解槽本体、電解浴に浸漬されている炭素陽極及び陰極、並びに炭素陽極側と陰極側とを仕切る隔壁を備えており、炭素陽極と陰極との間に、予め定める値を示す電解電圧を印加することによって、電解浴を電気分解し、炭素陽極側でフッ素を得る一方、陰極側で水素を得る電解槽と、上記陽極と上記陰極との間に上記電解電圧を印加する電解電圧印加手段と、この電解電圧印加手段による上記電解浴の電気分解が停止されることを条件として、上記陽極と上記陰極との間に、上記電解電圧よりも低く且つ上記電解槽の腐食が発生する電位よりも高い値を示す防食電圧を印加する防食電圧印加手段とを含むことを特徴とするものである。
【００２２】
上記構成において、電解電圧印加手段は、炭素陽極と陰極との間に電解電圧を印加する。そうすると、電解槽では、電解浴が電気分解され、炭素陽極側でフッ素が得られる一方、陰極側で水素が得られる。その後、電解電圧印加手段による電解浴の電気分解が停止されると、防食電圧印加手段は、炭素陽極と陰極との間に防食電圧を印加する。そのため、電解浴中に不純物が発生するのを防止できることになる。これに伴って、電解槽に腐食が発生するのを防止することができる。その結果、原料の無駄や電解槽の構造材料の腐食を無くし、安定的に長期間にわたって電気分解を継続できる。
【００２３】
請求項２に記載の発明に係る電解装置は、請求項１に記載の電解装置において、上記電解電圧印加手段は、上記陽極と上記陰極との間に上記電解電圧を印加するための主電源を含み、上記防食電圧印加手段は、上記陽極と上記陰極との間に上記防食電圧を印加するための副電源を含むことを特徴とするものである。
上記構成において、電解浴の電気分解を行っている間は、主電源から電解電圧が陽極と陰極との間に印加される。一方、電解浴の電気分解を停止している間は、副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加される。このように、電解浴の電気分解を停止している間は、主電源とは別に設けられている副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加されるようになっている。そのため、簡単な構成で、電解槽の防食機能を発揮することができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明に係る電解装置は、請求項２に記載の電解装置において、上記防食電圧印加手段は、上記副電源の稼働を維持するためのバックアップ電池を含むことを特徴とするものである。
上記構成において、副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加される際には、バックアップ電池により、副電源の稼働が維持される。したがって、停電等の非常時においても、電解槽の防食機能を発揮することができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明に係る電解装置は、請求項２又は３に記載の電解装置において、上記主電源が稼働しているか否かを検出する検出手段と、この検出手段による検出の結果、上記主電源が稼働していることを条件として、上記電解電圧印加手段により上記電解電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加させる一方、上記主電源が稼働していないことを条件として、上記防副電源から上記防食電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加させる印加電圧切換手段とを含むことを特徴とするものである。
【００２６】
上記構成において、検出手段は、主電源が稼働しているか否かを検出する。そして、印加電圧切換手段は、検出手段にて主電源が稼働していることが検出されると、主電源から電解電圧を陽極と陰極との間に印加させる一方、検出手段にて主電源が稼働していないことが検出されると、副電源から防食電圧を陽極と陰極との間に印加させる。したがって、電解浴の電気分解を行っている状態か、あるいは電解浴の電気分解を停止している状態かを検出し、この検出結果に基づいて、陽極と陰極との間に印加すべき電圧の種類を自動的に切り換えることができる。
【００２７】
請求項５に記載の発明に係る電解装置は、請求項２又は３に記載の電解装置において、上記電解電圧に関連する電流の流れを上記主電源から上記陽極及び陰極に向かう一方向に規制する一方、上記防食電圧に関連する電流の流れを上記副電源から上記陽極及び陰極に向かう一方向に規制する整流手段を含むことを特徴とするものである。
【００２８】
上記構成において、整流手段によって、電解電圧に関連する電流の流れは、主電源から陽極及び陰極に向かう一方向に規制される一方、防食電圧に関連する電流の流れは、副電源から陽極及び陰極に向かう一方向に規制される。したがって、電解浴の電気分解を行っている間において、主電源の出力が低下し、擬似的に電解浴の電気分解を停止している状態となった場合においても、電解槽の防食機能を発揮することができる。
【００２９】
請求項６に記載の発明に係る電解装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の電解装置において、上記防食電圧は、１．０Ｖ乃至２．５Ｖに設定されていることを特徴とするものである。
上記構成において、防食電圧を、１．０Ｖ乃至２．５Ｖに設定することで、電解浴の電気分解を停止している間は、電気分解によりフッ素は発生しないが、電解浴中に水があれば、この水が電気分解される。この電気分解反応は、以下の通りである。
【００３０】
【化４】
請求項７に記載の発明に係る電解槽の防食方法は、フッ化水素を含有する混合溶融塩を用いた電解浴を形成する電解槽本体、電解浴に浸漬されている炭素陽極及び陰極、並びに炭素陽極側と陰極側とを仕切る隔壁を備えており、主電源から炭素陽極と陰極との間に、予め定める値を示す電解電圧を印加することによって、電解浴を電気分解し、炭素陽極側でフッ素を得る一方、陰極側で水素を得る電解槽を防食するための方法であって、上記陽極と上記陰極との間に上記電解電圧を印加する電解電圧印加工程と、この電解電圧印加手段による上記電解浴の電気分解が停止されることを条件として、上記陽極と上記陰極との間に、上記電解電圧よりも低く且つ上記電解槽の腐食が発生する電位よりも高い値を示す防食電圧を印加する防食電圧印加工程とを含むことを特徴とするものである。
【００３２】
上記構成において、電解電圧印加工程では、炭素陽極と陰極との間に電解電圧を印加する。そうすると、電解槽では、電解浴が電気分解され、炭素陽極側でフッ素が得られる一方、陰極側で水素が得られる。その後、電解電圧印加工程による電解浴の電気分解が停止されると、防食電圧印加工程では、炭素陽極と陰極との間に防食電圧を印加する。そのため、電解浴中に不純物が発生するのを防止できることになる。これに伴って、電解槽に腐食が発生するのを防止することができる。その結果、原料の無駄や電解槽の構造材料の腐食を無くし、安定的に長期間にわたって電気分解を継続できる。
【００３３】
請求項８に記載の発明に係る電解槽の防食方法は、請求項７に記載の電解槽の防食方法において、上記電解電圧印加工程は、主電源から上記電解電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加する工程を含み、上記防食電圧印加工程は、副電源から上記防食電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加する工程を含むことを特徴とするものである。
【００３４】
上記構成において、電解浴の電気分解を行っている間は、主電源から電解電圧が陽極と陰極との間に印加される。一方、電解浴の電気分解を停止している間は、副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加される。つまり、電解浴の電気分解を停止している間は、主電源とは別に設けられている副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加されるようになっている。そのため、簡単な構成で、電解槽の防食機能を発揮することができる。
【００３５】
請求項９に記載の発明に係る電解槽の防食方法は、請求項８に記載の電解槽の防食方法において、バックアップ電池により、上記副電源の稼働を維持する工程を含むことを特徴とするものである。
上記構成において、副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加される際には、バックアップ電池により、副電源の稼働が維持される。したがって、停電等の非常時においても、電解槽の防食機能を発揮することができる。
【００３６】
請求項１０に記載の発明に係る電解槽の防食方法は、請求項８又は９に記載の電解槽の防食方法において、上記主電源が稼働しているか否かを検出する検出工程と、この検出工程による検出の結果、上記主電源が稼働していることを条件として、上記電解電圧印加工程によって、上記主電源から上記電解電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加させる一方、上記主電源が稼働していないことを条件として、上記副電源から上記防食電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加させる印加電圧切換工程とを含むことを特徴とするものである。
【００３７】
上記構成において、検出工程では、主電源が稼働しているか否かを検出する。そして、印加電圧切換工程では、検出工程にて主電源が稼働していることが検出されると、主電源から電解電圧を陽極と陰極との間に印加させる一方、検出工程にて主電源が稼働していないことが検出されると、副電源から防食電圧を陽極と陰極との間に印加させる。したがって、電解浴の電気分解を行っている状態か、あるいは電解浴の電気分解を停止している状態かを検出し、この検出結果に基づいて、陽極と陰極との間に印加すべき電圧の種類を自動的に切り換えることができる。
【００３８】
請求項１１に記載の発明に係る電解槽の防食方法は、請求項８又は９に記載の電解槽の防食方法において、上記電解電圧に関連する電流の流れを上記主電源から上記陽極及び陰極に向かう一方向に規制する一方、上記防食電圧に関連する電流の流れを上記副電源から上記陽極及び陰極に向かう一方向に規制する工程を含むことを特徴とするものである。
【００３９】
上記構成において、電解電圧に関連する電流の流れは、主電源から陽極及び陰極に向かう一方向に規制される。一方、防食電圧に関連する電流の流れは、副電源から陽極及び陰極に向かう一方向に規制される。したがって、電解浴の電気分解を行っている間において、主電源の出力が低下し、擬似的に電解浴の電気分解を停止している状態となった場合においても、電解槽の防食機能を発揮することができる。
【００４０】
請求項１２に記載の発明に係る電解槽の防食方法は、請求項７乃至１１のいずれかに記載の電解槽の防食方法において、上記防食電圧は、１．０Ｖ乃至２．５Ｖに設定されていることを特徴とするものである。
上記構成において、防食電圧を、１．０Ｖ乃至２．５Ｖに設定することで、電解浴の電気分解を停止している間は、電気分解によりフッ素は発生しないが、電解浴中に水があれば、この水が電気分解される。この電気分解反応は、以下の通りである。
【００４１】
【化５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
（実施の形態の概要）
本実施の形態では、電解槽本体内に内装されており、隔壁によって互いに仕切られている陽極と陰極との間に、予め定める値を示す電解電圧を印加することによって、フッ化水素を含有する混合溶融塩を用いた電解浴を電気分解し、陽極側でフッ素を得る一方、陰極側で水素を得ることのできる電解槽を含む電解装置を対象としている。
【００４３】
ここで、本実施の形態の主たる特徴は、原料の無駄や電解槽の構造材料の腐食を無くし、安定的に長期間にわたって電気分解を継続できるとともに、より安価にフッ素を発生することを可能とするべく、電解浴の電気分解が停止されることを条件として、陽極と陰極との間に、電解電圧よりも低く且つ電解槽の腐食が発生する電位よりも高い値を示す防食電圧を印加し、いわゆるカソード防食を行って、電解浴中に不純物が発生するのを防止するようにした点にある。
【００４４】
因みに、電解浴の電気分解が停止されているときに、特開昭５５−３４６８４号公報で開示されているように、陽極と陰極との間に、電解電圧まで高い電圧を印加しないのは、以下の理由による。すなわち、電解浴の電気分解が停止されているときに、陽極と陰極との間に、電解電圧まで高い電圧を印加すると、主反応により、フッ素が発生する可能性は皆無とはいえず、原料のフッ化水素を無駄に消費したり、極端な場合には、長期間放置することで、装置内にフッ素や水素が溜まり、このことを知らずに装置の操作を行うと、事故を誘発する恐れがあるからである。
【００４５】
つまり、上記フッ素発生用電解装置において、フッ素を発生させるための理論分解電圧（ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ） は、２．８５Ｖであるが、上記防食電圧としては、ここまでの負荷は不要である。
そこで、本願発明者等は、上記目的を達成するための実効的な防食電圧の範囲を、以下のようにして設定している。
【００４６】
下記（５）式に示すように、電解浴中において鉄が還元される電位を印加すると、陰極及び電解槽本体は保護される一方、陽極は、水を電気分解し得る電位に保たれる。
【００４７】
【化６】
水を電気分解することによって水素を発生させるための電位は、１．２３Ｖである。しかしながら、フッ化水素を含有する混合溶融塩を用いた電解浴中の水分から水素を発生させるための電位を決定することは困難であるのが実情である。したがって、浴電圧を考慮して、およそ１．０Ｖ乃至２．５Ｖの範囲を実効的な防食電圧の範囲とし、かかる範囲内の防食電圧を陽極と陰極との間に印加することで、電解槽の防食を実現することとした。このように、１．０Ｖ乃至２．５Ｖの範囲内の防食電圧を印加したときには、電気分解によってフッ素は発生しないが、電解浴中に水があれば、この水は電気分解される。その結果、脱水効果を得ることができる。
【００４９】
そして、本願発明者等は、本実施の形態の特徴による効果を確認するために、ＯＮ／ＯＦＦを頻繁に行う３０Ａフッ素電解槽を採用し、電解浴の濃度をＫＦ・１．９−２．３Ｆに調整して、電解浴を十分に脱水した後に、電解浴を９０℃で電気分解を行い、フッ素を発生する電解装置を用意しておいて、以下に示す実験条件１及び実験条件２で、約５ケ月間繰り返し実験を行った後、電解浴の不純物濃度の測定と、電解浴の電気分解を行っているときの状態の比較とを行った。なお、陽極には東洋炭素社製ＦＥ−５炭素電極を用い、陰極及び電解槽本体には鉄を用いている。また、隔壁にはモネルを使用している。
【００５０】
＜実験条件１＞
１日の中で、電解浴の電気分解を行う時間を８時間とし、それ以外の時間は、陽極と陰極との間に防食電圧を印加することなく、そのまま放置する。
＜実験条件２＞
１日の中で、電解浴の電気分解を行う時間を８時間とし、それ以外の時間は、陽極と陰極との間に１．８Ｖの防食電圧を印加する。
【００５１】
【表１】
表１から明らかなように、電解浴の不純物濃度は、電解浴の電気分解を停止している間に、陽極と陰極との間に防食電圧を印加することなく、そのまま放置した場合に比べて、電解浴の電気分解を停止している間に、陽極と陰極との間に防食電圧（１．８Ｖ）を印加した場合の方が、上昇率が低く、殆ど増加しないことが判明した。特に、鉄（Ｆｅ）の濃度は、電解浴の電気分解を停止している間に、陽極と陰極との間に防食電圧を印加することなく、そのまま放置した場合には、２６００ｐｐｍまで上昇しているのに対し、電解浴の電気分解を停止している間に、陽極と陰極との間に防食電圧（１．８Ｖ）を印加した場合には、１０ｐｐｍ乃至２０ｐｐｍと殆ど増加していない。
【００５３】
一方、電解浴の電気分解を行う際の電解電圧は、電解浴の電気分解を停止している間に、陽極と陰極との間に防食電圧を印加することなく、そのまま放置した場合には、電流密度の上昇とともに不安定となって０．５Ｖ以上の振れが観察され、７Ａ／ｄｍ２ 以上の電流密度では、安定して電気分解を行うことは困難であったのに対し、電解浴の電気分解を停止している間に、陽極と陰極との間に防食電圧（１．８Ｖ）を印加した場合には、電解電圧の振れは、０．１Ｖ以下と安定しており、１５Ａ／ｄｍ２ 以上の電流密度でも、安定的に電気分解を継続することができた。
【００５４】
ここで、上述した本実施の形態の概要を踏まえた上で、具体的な実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【００５５】
同図を参照して、本実施の形態１の電解装置は、▲１▼混合溶融塩（ＫＦ・２ＨＦ）を用いた電解浴１１ａを形成する電解槽本体１１、電解浴１１ａに浸漬されている陽極１２及び陰極１３、並びに陽極１２側と陰極１３側とを仕切る隔壁１４を備えており、陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加することによって電解浴１１ａを電気分解し、陽極１２側でフッ素（Ｆ２ ）を得る一方、陰極１３側で水素（Ｈ２ ）を得る電解槽１０と、▲２▼陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加する電解電圧印加手段２０と、▲３▼この電解電圧印加手段２０による電解浴１１ａの電気分解が停止されることを条件として、陽極１２と陰極１３との間に、防食電圧を印加する防食電圧印加手段３０とを備えている。
【００５６】
電解槽１０の構成要素である電解槽本体１１、陽極１２、陰極１３及び隔壁１４には、従来の電解槽と同一の構造材料が採用されている。具体的には、一般的には、陽極１２、陰極１３、電解槽本体１１及び隔壁１４には、金属が使用されている。
電解電圧印加手段２０は、陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加するための主電源２１を備えている。この主電源２１は、定電流電源であって、その入力側は、電源投入スイッチ１００を介して、入力ラインＬ１に接続されており、出力側は、第１の常閉接点５１を介して、陽極１２及び陰極１３に接続されている。
【００５７】
防食電圧印加手段３０は、陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加するための副電源３１を備えている。この副電源３１は、定電圧電源であって、その入力側は、入力ラインＬ２に接続されており、出力側は、第２の常閉接点５２を介して、陽極１２及び陰極１３と第１の常閉接点５１との接続中間点Ａに接続されている。
【００５８】
また、本実施の形態１の電解装置は、上記電解槽１０、電圧印加手段２０及び防食電圧印加手段３０に加えて、▲１▼電圧印加手段２０の主電源２１が稼働しているか否かを検出する検出手段４０と、▲２▼この検出手段４０による検出の結果、主電源２１が稼働していることを条件として、主電源２１から電解電圧を陽極１２と陰極１３との間に印加させる一方、主電源２１が稼働していないことを条件として、副電源３１から防食電圧を陽極１２と陰極１３との間に印加させる印加電圧切換手段５０とを備えている。
【００５９】
検出手段４０は、主電源２１の入力変化をとらまえて、主電源２１が稼働しているか否かを検出する主電源稼働検出回路４１を備えている。この主電源稼働検出回路４１は、入力ラインＬ１に接続されており、第１の常閉接点５１の接触子５１ａ、及び第２の常閉接点５２の接触子５２ａに対して、それぞれ、検出結果に基づいた制御信号を出力するようになっている。
【００６０】
印加電圧切換手段５０は、▲１▼陽極１２及び陰極１３と主電源２１との間に介在されている第１の常閉接点５１と、▲２▼接続中間点Ａと副電源３１との間に介在されている第２の常閉接点５２とから構成されており、主電源稼働検出回路４１にて主電源２１が稼働していることが検出されると、第２の常閉接点５２を開成状態として、主電源２１から電解電圧を陽極１２と陰極１３との間に印加させる一方、主電源稼働検出回路４１にて主電源２１が稼働していないことが検出されると、第１の常閉接点５１を開成状態として、副電源３１から防食電圧を陽極１２と陰極１３との間に印加させるようになっている。
【００６１】
ここで、上記電解装置の動作について説明する。
電解浴１１ａの電気分解を行っている間は、電源投入スイッチ１００がＯＮされている。そのため、主電源２１には、入力ラインＬ１を介して、予め定める定格電流が供給される。このとき、主電源稼働検出回路４１は、入力ラインＬ１を介して、主電源２１に定格電流が供給されていることをとらまえて、主電源２１が稼働状態にあることを検出する。そして、この検出結果に基づき、主電源稼働検出回路４１は、開成することを促す制御信号を第２の常閉接点５２の接触子５２ａに出力する。そうすると、第２の常閉接点５２は、開成状態となる。これによって、主電源２１から電解電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。そうすると、電解槽１０では、電解浴１１ａが電気分解され、陽極１２側でフッ素（Ｆ２ ）が得れる一方、陰極１３側で水素（Ｈ２ ）が得られる。
【００６２】
一方、電解浴１１ａの電気分解を停止している間は、電源投入スイッチ１００がＯＦＦされている。そのため、主電源２１には、入力ラインＬ１を介して、定格電流の供給がされず、主電源２１は、稼働を停止した状態にある。このとき、主電源稼働検出回路４１は、入力ラインＬ１を介して、主電源２１に定格電流が供給されていないことをとらまえて、主電源２１が稼働を停止してる状態にあることを検出する。そして、この検出結果に基づき、主電源稼働検出回路４１は、開成することを促す制御信号を第１の常閉接点５１の接触子５１ａに出力する一方、閉成することを促す制御信号を第２の常閉接点５２の接触子５２ａに出力する。そうすると、第１の常閉接点５１は、開成状態となる一方、第２の常閉接点５２は、閉成状態となる。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。
【００６３】
すなわち、本実施の形態１によると、以下の作用効果を奏する。
▲１▼陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加して、電解槽１０内において、電解浴１１ａの電気分解が行われた後、電解浴１１ａの電気分解が停止されると、陽極１２と陰極１３との間に防食電圧が印加されるようになっている。そのため、電解浴１１ａ中に不純物が発生するのを防止できることになる。これに伴って、電解槽１０に腐食が発生するのを防止することができる。その結果、原料の無駄や電解槽１０の構造材料の腐食を無くし、安定的に長期間にわたって電気分解を継続できる。
【００６４】
▲２▼電解浴１１ａの電気分解を停止している間は、主電源２１とは別に設けられている副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加されるようになっている。そのため、簡単な構成で、電解槽１０の防食機能を発揮することができる。
▲３▼主電源２１が稼働しているか否かを検出し、主電源２１が稼働していることが検出されると、主電源２１から電解電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される一方、主電源２１が稼働していないことが検出されると、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加されるようになっている。したがって、電解浴１１ａの電気分解を行っている状態か、あるいは電解浴１１ａの電気分解を停止している状態かを検出し、この検出結果に基づいて、陽極１２と陰極１３との間に印加すべき電圧の種類を自動的に切り換えることができる。
【００６５】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態２の電解装置の特徴は、副電源３１を入力ラインＬ１に接続し、主電源２１及び副電源３１の入力系統を１系統としている点にあり、その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００６６】
詳細に説明すると、副電源３１の入力側は、入力ラインＬ１と主電源稼働検出回路４１との接続中間点Ｂよりも前段位置において、入力ラインＬ１に接続されている。
なお、陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加する電解動作、及び陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加する防食動作については、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００６７】
すなわち、本実施の形態２では、副電源３１を入力ラインＬ１に接続することによって、主電源２１及び副電源３１の入力系統を１系統化を達成している。したがって、主電源２１及び副電源３１の入力系統の構成を簡素なものとすることができる。
【００６８】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態３の電解装置の特徴は、防食電圧印加手段３０を、▲１▼副電源３１と、▲２▼この副電源３１に接続されており、副電源３１の稼働を維持するためのバックアップ電池３２とから構成している点にあり、その他の構成は、実施の形態２と同様である。
【００６９】
ここで、上記電解装置の動作について説明する。なお、電解動作及び防食動作については、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
電解浴１１ａの電気分解が停止されていることに伴って、陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加する防食動作を行っている間に、停電等の非常事態が発生すると、バックアップ電池３２は、副電源３１の稼働を維持する。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。その結果、停電等の非常事態が発生しているのにもかかわらず、防食動作が継続されることになる。
【００７０】
すなわち、本実施の形態３では、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される際には、バックアップ電池３２により、副電源３１の稼働が維持されるようになっている。したがって、陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加している際に、停電等の非常事態が発生した場合においても、電解槽１０の防食機能を発揮することができる。
【００７１】
（実施の形態４）
図４は本発明の実施の形態４に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態の電解装置の特徴は、主電源稼働検出回路４１を、主電源の出力変化をとらまえて、主電源２１が稼働しているか否かを検出するように構成している点にあり、その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００７２】
詳細に説明すると、主電源稼働検出回路４１は、主電源２１と第１の常閉接点５１との接続中間点Ｃに接続されている。
ここで、上記電解装置の動作について説明する。
電解浴１１ａの電気分解を行っている間は、電源投入スイッチ１００がＯＮされている。そのため、主電源２１は、稼働状態にある。換言すると、主電源２１は、電解電圧に関連する電流を出力している状態にある。このとき、主電源稼働検出回路４１は、主電源２１から電解電圧に関連する電流が出力されていることをとらまえて、主電源２１が稼働状態にあることを検出する。そして、主電源稼働検出回路４１は、開成することを促す制御信号を第２の常閉接点５２の接触子５２ａに出力する。そうすると、第２の常閉接点５２は、開成状態となる。これによって、主電源２１から電解電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。そうすると、電解槽１０では、電解浴１１ａが電気分解され、陽極１２側でフッ素（Ｆ２ ）が得れる一方、陰極１３側で水素（Ｈ２ ）が得られる。
【００７３】
一方、電解浴１１ａの電気分解を停止している間は、電源投入スイッチ１００がＯＦＦされている。そのため、主電源２１は、稼働を停止した状態にある。換言すると、主電源２１は、電解電圧に関連する電流を出力していない状態にある。このとき、主電源稼働検出回路４１は、主電源２１から電解電圧に関連する電流が出力されていないことをとらまえて、主電源２１が稼働を停止してる状態にあることを検出する。そして、この検出結果に基づき、主電源稼働検出回路４１は、開成することを促す制御信号を第１の常閉接点５１の接触子５１ａに出力する一方、閉成することを促す制御信号を第２の常閉接点５２の接触子５２ａに出力する。そうすると、第１の常閉接点５１は、開成状態となる一方、第２の常閉接点５２は、閉成状態となる。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。
【００７４】
すなわち、本実施の形態４では、電解浴１１ａの電気分解が行われるに伴って、主電源２１が稼働していることが検出されると、主電源２１から電解電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される一方、電解浴１１ａの電気分解が停止されるに伴って、主電源２１が稼働していないことが検出されると、主電源２１とは別に設けられている副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加されるようになっているので、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００７５】
（実施の形態５）
図５は本発明の実施の形態５に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態２の電解装置の特徴は、副電源３１の入力側を接続中間点Ｂに接続し、主電源２１及び副電源３１の入力系統を１系統としている点にあり、その他の構成は、実施の形態４と同様である。
【００７６】
なお、陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加する電解動作、及び陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加する防食動作については、実施の形態４と同様であるので、その説明を省略する。
すなわち、本実施の形態５では、副電源３１を入力ラインＬ１に接続して、主電源２１及び副電源３１の入力系統を１系統化を実現しているので、実施の形態２と同様の効果を奏する。
【００７７】
（実施の形態６）
図６は本発明の実施の形態６に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態６の電解装置の特徴は、バックアップ電池３２により、副電源３１の稼働を維持するようにしている点にあり、その他の構成は、実施の形態５と同様である。
【００７８】
ここで、上記電解装置の動作について説明する。
電解浴１１ａの電気分解が停止されていることに伴って、陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加する防食動作を行っている間に、停電等の非常事態が発生すると、バックアップ電池３２は、副電源３１の稼働を維持する。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。その結果、停電等の非常事態が発生しているのにもかかわらず、防食動作が継続されることになる。
【００７９】
すなわち、本実施の形態６では、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される際には、副電源３１の稼働は、バックアップ電池３２によって維持されるようになっているので、実施の形態３と同様の効果を奏する。
【００８０】
（実施の形態７）
図７は本発明の実施の形態７に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態７の電解装置の特徴は、▲１▼主電源２１に操作スイッチ２１ａを設けている点、▲２▼検出手段４０をコントローラ４２から構成している点、▲３▼印加電圧切換手段５０を、陽極１２及び陰極１３と主電源２１との間に介在されている電磁接触器５３から構成している点、並びに▲４▼副電源３１の出力側を陽極１２及び陰極１３と電磁接触器５３との接続中間点Ｄに接続している点にあり、その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００８１】
コントローラ４２は、ＣＰＵ、データＲＡＭ及びプログラムＲＯＭを含み、予めＲＯＭに記憶されているプログラムに従って制御を行うマイクロコンピュータを備えており、操作スイッチ２１ａの操作信号に基づき、主電源２１が稼働している否かを検出し、この検出結果を基に、電磁接触器５３の開閉動作を制御するようになっている。
【００８２】
電磁接触器５３は、従来公知のものであって、図示しない電磁石、及び接触子５３ａを備えており、電磁石が励磁されると、接触子５３ａが閉じる一方、電磁石が消磁されると、接触子５３ａが開くようになっている。
ここで、上記電解装置の動作について説明する。
電解浴１１ａの電気分解を行っている間は、操作スイッチ２１ａａがＯＮされている。そのため、主電源２１は、稼働状態にある。このとき、コントローラ４２は、操作スイッチ２１ａのＯＮ操作信号に基づいて、主電源２１が稼働状態にあることを検出する。そして、この検出結果に基づき、コントローラ４２は、励磁信号を電磁接触器５３に出力する。そうすると、電磁接触器５３の電磁石が励磁される。その結果、電磁接触器５３の接触子５３ａが閉じる。これによって、主電源２１から電解電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。そうすると、電解槽１０では、電解浴１１ａが電気分解され、陽極１２側でフッ素（Ｆ２ ）が得れる一方、陰極１３側で水素（Ｈ２ ）が得られる。
【００８３】
一方、電解浴１１ａの電気分解を停止している間は、操作スイッチ２１ａａがＯＦＦされている。そのため、主電源２１は、稼働を停止した状態にある。このとき、コントローラ４２は、操作スイッチ２１ａのＯＦＦ操作信号に基づいて、主電源２１が稼働を停止している状態にあることを検出する。そして、この検出結果に基づき、コントローラ４２は、消磁信号を電磁接触器５３に出力する。そうすると、電磁接触器５３の電磁石が消磁される。その結果、電磁接触器５３の接触子５３ａが開く。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。
【００８４】
すなわち、本実施の形態７によると、実施の形態１と同様の作用効果を奏することに加えて、以下の作用効果を奏する。
▲１▼主電源２１の操作スイッチ２１ａの操作信号に基づいて、コントローラ４２が主電源２１の稼働状態を検出するようになっている。したがって、主電源２１の稼働状態を検出するために、特別な回路構成を有する検出回路を採用する必要がなくなる。
【００８５】
▲２▼頻繁な開閉動作にも十分に耐え得る電磁接触器５３を、陽極１２及び陰極１３と主電源２１との間に介在しておくとともに、副電源３１を接続中間点Ｄに接続しておいて、コントローラ４２により、電磁接触器５３の開閉動作を制御し、主電源２１の稼働状態に応じて、陽極１２と陰極１３との間に印加すべき電圧の種類を自動的に切り換えるようになっている。したがって、陽極１２と陰極１３との間に印加すべき電圧の種類の切り換えが頻繁に行われるような場合でも、十分に対処することができる。
【００８６】
（実施の形態８）
図８は本発明の実施の形態８に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態８の電解装置の特徴は、副電源３１の入力側を入力ラインＬ２に接続し、主電源２１及び副電源３１の入力系統を１系統としている点にあり、その他の構成は、実施の形態７と同様である。
【００８７】
なお、陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加する電解動作、及び陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加する防食動作については、実施の形態７と同様であるので、その説明を省略する。
但し、上記電解動作を行う際にも、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加されることになるが、防食電圧は、上述したように、電解電圧よりも低い１．０Ｖ乃至２．５Ｖに設定されるので、電気分解に支障をきたすことはない。
【００８８】
すなわち、本実施の形態８では、副電源３１を入力ラインＬ１に接続して、主電源２１及び副電源３１の入力系統を１系統化を実現しているので、実施の形態２と同様の効果を奏する。
【００８９】
（実施の形態９）
図９は本発明の実施の形態９に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態９の電解装置の特徴は、バックアップ電池３２により、副電源３１の稼働を維持するようにしている点にあり、その他の構成は、実施の形態８と同様である。
ここで、上記電解装置の動作について説明する。
電解浴１１ａの電気分解が行われていることに伴って、陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加する電解動作を行っている間に、停電等の非常事態が発生すると、主電源２１の稼働は、強制的に停止される。その結果、電解動作が停止する。一方、副電源３１の稼働は、バックアップ電池３２によって維持される。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。その結果、電解動作に代わって、防食動作が行われることになる。
【００９０】
一方、電解浴１１ａの電気分解が停止されていることに伴って、陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加する防食動作を行っている間に、停電等の非常事態が発生すると、バックアップ電池３２は、副電源３１の稼働を維持する。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。その結果、停電等の非常事態が発生しているのにもかかわらず、防食動作が継続されることになる。
【００９１】
すなわち、本実施の形態９では、副電源３１の出力側を接続中間点Ｄに接続し、この副電源３１の稼働をバックアップ電池３２によって維持するようになっている。したがって、電解動作時及び防食動作時に、停電等の非常事態が発生した場合においても、電解槽１０の防食機能を発揮することができる。
【００９２】
（実施の形態１０）
図１０は本発明の実施の形態１０に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態１０の電解装置の特徴は、▲１▼副電源３１の入力側を入力ラインＬ１に接続し、主電源３１及び副電源３１の入力系統を１系統としていること、並びに▲２▼電解電圧に関連する電流の流れを主電源２１から陽極１２及び陰極１３に向かう一方向に規制する一方、防食電圧に関連する電流の流れを副電源３１から陽極１２及び陰極１３に向かう一方向に規制する整流手段６０とを備えていることにより、実施の形態１乃至実施の形態９で必要とされた、検出手段４０及び印加電圧切換手段５０を排除して、電解浴１１ａの電気分解が停止されることを条件として、陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加するようにした点にある。なお、主電源２１には、操作スイッチ２１ａが設けられている。
【００９３】
整流手段６０は、第１のダイオード６１及び第２のダイオード６２を備えている。第１のダイオード６１のアノードは、主電源２１の出力側に接続されており、カソードは、陽極１２及び陰極１３に接続されている。第２のダイオード６２のアノードは、副電源３１の出力側に接続されており、カソードは、陽極１２及び陰極１３と第１のダイオード６１との接続中間点Ｅに接続されている。
【００９４】
なお、その他の構成は、実施の形態２と同様である。
ここで、上記電解装置の動作について説明する。
電解浴１１ａの電気分解を行っている間は、操作スイッチ２１ａａがＯＮされている。そのため、主電源２１は、稼働状態にある。それゆえ、主電源２１から電解電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。そうすると、電解槽１０では、電解浴１１ａが電気分解され、陽極１２側でフッ素（Ｆ２ ）が得れる一方、陰極１３側で水素（Ｈ２ ）が得られる。
【００９５】
このとき、副電源３１には、入力ラインＬ１を介して、定格電流が供給される。しかし、電解電圧に関連する電流の流れは、第１のダイオード６１によって、主電源２１から陽極１２及び陰極１３に向かう一方向に規制される。一方、防食電圧に関連する電流の流れは、第２のダイオード６２によって、副電源３１から陽極１２及び陰極１３に向かう一方向に規制される。それゆえ、電解浴１１ａの電気分解を開始した際には、主電源２１から電解電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。一方、副電源３１は、第２のダイオード６２の整流作用によって、副電源３１に対して逆電圧が付加されなくなり、稼働しない。そのため、陽極１２と陰極１３との間には、防食電圧が印加されない。その後、主電源３１の出力が定格出力よりも低減し、予め定める定格出力よりも低い出力になると、副電源３１も稼働し、副電源３１から陽極１２及び陰極１３に向かって、防食電圧に関連する電流が流れる。最終的に、主電源２１の出力が副電源３１の定格出力よりも低くなると、主電源２１は、稼働を停止し、結果的に電解浴１１ａの電気分解を停止している状態となり、陽極１２と陰極１３との間には、防食電圧が印加される。
【００９６】
一方、電解浴１１ａの電気分解を停止している間は、操作スイッチ２１ａがＯＦＦされている。そのため、主電源２１は、稼働を停止した状態にある。一方、入力ラインＬ２を介して、副電源３１に定格電流が供給されており、副電源３１は、稼働状態にある。それゆえ、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。
【００９７】
すなわち、本実施の形態１０によると、実施の形態１で述べた▲１▼及び▲２▼、並びに実施の形態２と同様の作用効果を奏することに加えて、以下の作用効果を奏する。
具体的には、電解電圧に関連する電流の流れは、第１のダイオード６１によって、主電源２１から陽極１２及び陰極１３に向かう一方向に規制される一方、防食電圧に関連する電流の流れは、第２のダイオード６２によって、副電源３１から陽極１２及び陰極１３に向かう一方向に規制されるようになっている。したがって、電解浴１１ａの電気分解を行っている間において、主電源２１の出力が低下し、擬似的に電解浴１１ａの電気分解を停止している状態となったっ場合においても、電解槽１０の防食機能を発揮することができる。
【００９８】
（実施の形態１１）
図１１は本発明の実施の形態１１に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
同図を参照して、本実施の形態１１の電解装置の特徴は、バックアップ電池３２により、副電源３１の稼働を維持するようにしている点にあり、その他の構成は、実施の形態１０と同様である。
【００９９】
ここで、上記電解装置の動作について説明する。
電解浴１１ａの電気分解が行われていることに伴って、陽極１２と陰極１３との間に電解電圧を印加する電解動作を行っている間に、停電等の非常事態が発生すると、主電源２１の稼働は、強制的に停止される。その結果、電解動作が停止する。一方、副電源３１の稼働は、バックアップ電池３２によって維持される。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。その結果、電解動作に代わって、防食動作が行われることになる。
【０１００】
一方、電解浴１１ａの電気分解が停止されていることに伴って、陽極１２と陰極１３との間に防食電圧を印加する防食動作を行っている間に、停電等の非常事態が発生すると、バックアップ電池３２は、副電源３１の稼働を維持する。これによって、副電源３１から防食電圧が陽極１２と陰極１３との間に印加される。その結果、停電等の非常事態が発生しているのにもかかわらず、防食動作が継続されることになる。
【０１０１】
すなわち、本実施の形態１１では、副電源３１の出力側を接続中間点Ｅに接続し、この副電源３１の稼働をバックアップ電池３２によって維持するようになっているので、実施の形態９と同様の効果を奏する。
【０１０２】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態７乃至実施の形態９において、主電源２１によって、副電源３１が壊れる可能性がある場合には、副電源３１と接続中間点Ｄとの間にダイオードを挿入して、副電源３１の破壊を防止するようにしてもよい。
その他、本発明の請求の範囲内での種々の設計変更及び修正を加え得ることは勿論である。
【０１０３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、請求項１及び７に記載の発明によると、電解浴の電気分解が停止されると、陽極と陰極との間に、電解電圧より低く且つ電解槽の腐食が発生する電位よりも高い値を示す防食電圧を印加するため、電解浴中に不純物が発生するのを防止できることになり、これに伴って、電解槽に腐食が発生するのを防止することができる結果、原料の無駄や電解槽の構造材料の腐食を無くし、安定的に長期間にわたって電気分解を継続できる。
【０１０４】
請求項２及び８に記載の発明によると、電解浴の電気分解を停止している間は、主電源とは別に設けられている副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加されるようになっているため、簡単な構成で、電解槽の防食機能を発揮することができる。
請求項３及び９に記載の発明によると、電解浴の電気分解を停止している間は、副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加される際には、バックアップ電池により、副電源の稼働が維持されるので、停電等の非常時においても、電解槽の防食機能を発揮することができる。
【０１０５】
請求項４及び１０に記載の発明によると、主電源が稼働していることが検出されると、主電源から電解電圧が陽極と陰極との間に印加される一方、主電源が稼働していないことが検出されると、副電源から防食電圧が陽極と陰極との間に印加されるようになっているので、電解浴の電気分解を行っている状態か、あるいは電解浴の電気分解を停止している状態かを検出し、この検出結果に基づいて、陽極と陰極との間に印加すべき電圧の種類を自動的に切り換えることができる。
【０１０６】
請求項５及び１１に記載の発明によると、電解電圧に関連する電流の流れは、主電源から陽極及び陰極に向かう一方向に規制される一方、防食電圧に関連する電流の流れは、副電源から陽極及び陰極に向かう一方向に規制されるようになっているので、電解浴の電気分解を行っている間において、主電源の出力が低下し、擬似的に電解浴の電気分解を停止している状態となった場合においても、電解槽の防食機能を発揮することができる。
【０１０７】
請求項６及び１２に記載の発明によると、防食電圧を、１．０Ｖ乃至２．５Ｖに設定することで、電解浴の電気分解を停止している間は、電気分解によりフッ素は発生しないが、電解浴中に水があれば、この水は電気分解される結果、脱水効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態５に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態６に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態７に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態８に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態９に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態１０に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態１１に係る電解装置の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図１２】一般的な電解装置に含まれる電解槽の構成を簡略化して示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 電解槽
１１ 電解槽本体
１１ａ 電解浴
１２ 陽極
１３ 陰極
１４ 隔壁
２０ 電解電圧印加手段
２１ 主電源
３０ 防食電圧印加手段
３１ 副電源
３２ バックアップ電池
４０ 検出手段
５０ 印加電圧切換手段
６０ 整流手段
Claims (12)
- フッ化水素を含有する混合溶融塩を用いた電解浴を形成する電解槽本体、電解浴に浸漬されている炭素陽極及び陰極、並びに炭素陽極側と陰極側とを仕切る隔壁を備えており、炭素陽極と陰極との間に、予め定める値を示す電解電圧を印加することによって、電解浴を電気分解し、炭素陽極側でフッ素を得る一方、陰極側で水素を得る電解槽と、
上記陽極と上記陰極との間に上記電解電圧を印加する電解電圧印加手段と、
この電解電圧印加手段による上記電解浴の電気分解が停止されることを条件として、上記陽極と上記陰極との間に、上記電解電圧よりも低く且つ上記電解槽の腐食が発生する電位よりも高い値を示す防食電圧を印加する防食電圧印加手段とを含むことを特徴とする電解装置。 - 請求項１に記載の電解装置において、
上記電解電圧印加手段は、上記陽極と上記陰極との間に上記電解電圧を印加するための主電源を含み、
上記防食電圧印加手段は、上記陽極と上記陰極との間に上記防食電圧を印加するための副電源を含むことを特徴とする電解装置。 - 請求項２に記載の電解装置において、
上記防食電圧印加手段は、上記副電源の稼働を維持するためのバックアップ電池を含むことを特徴とする電解装置。 - 請求項２又は３に記載の電解装置において、
上記主電源が稼働しているか否かを検出する検出手段と、
この検出手段による検出の結果、上記主電源が稼働していることを条件として、上記主電源から上記電解電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加させる一方、上記主電源が稼働していないことを条件として、上記副電源から上記防食電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加させる印加電圧切換手段とを含むことを特徴とする電解装置。 - 請求項２又は３に記載の電解装置において、
上記電解電圧に関連する電流の流れを上記主電源から上記陽極及び陰極に向かう一方向に規制する一方、上記防食電圧に関連する電流の流れを上記副電源から上記陽極及び陰極に向かう一方向に規制する整流手段を含むことを特徴とする電解装置。 - 請求項１乃至５のいずれかに記載の電解装置において、
上記防食電圧は、１．０Ｖ乃至２．５Ｖに設定されていることを特徴とする電解装置。 - フッ化水素を含有する混合溶融塩を用いた電解浴を形成する電解槽本体、電解浴に浸漬されている炭素陽極及び陰極、並びに炭素陽極側と陰極側とを仕切る隔壁を備えており、主電源から炭素陽極と陰極との間に、予め定める値を示す電解電圧を印加することによって、電解浴を電気分解し、炭素陽極側でフッ素を得る一方、陰極側で水素を得る電解槽を防食するための方法であって、
上記陽極と上記陰極との間に上記電解電圧を印加する電解電圧印加工程と、
この電解電圧印加手段による上記電解浴の電気分解が停止されることを条件として、上記陽極と上記陰極との間に、上記電解電圧よりも低く且つ上記電解槽の腐食が発生する電位よりも高い値を示す防食電圧を印加する防食電圧印加工程とを含むことを特徴とする、電解槽の防食方法。 - 請求項７に記載の電解槽の防食方法において、
上記電解電圧印加工程は、主電源から上記電解電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加するための工程を含み、
上記防食電圧印加工程は、副電源から上記防食電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加する工程を含むことを特徴とする、電解槽の防食方法。 - 請求項８に記載の電解槽の防食方法において、
上記防食電圧印加工程は、バックアップ電池により、上記副電源の稼働を維持する工程を含むことを特徴とする、電解槽の防食方法。 - 請求項８又は９に記載の電解槽の防食方法において、
上記主電源が稼働しているか否かを検出する検出工程と、
この検出工程による検出の結果、上記主電源が稼働していることを条件として、上記電解電圧印加工程によって、上記主電源から上記電解電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加させる一方、上記主電源が稼働していないことを条件として、上記副電源から上記防食電圧を上記陽極と上記陰極との間に印加させる印加電圧切換工程とを含むことを特徴とする、電解槽の防食方法。 - 請求項８又は９に記載の電解槽の防食方法において、
上記電解電圧に関連する電流の流れを上記主電源から上記陽極及び陰極に向かう一方向に規制する一方、上記防食電圧に関連する電流の流れを上記副電源から上記陽極及び陰極に向かう一方向に規制する行程を含むことを特徴とする、電解槽の防食方法。 - 請求項７乃至１１のいずれかに記載の電解槽の防食方法において、
上記防食電圧は、１．０Ｖ乃至２．５Ｖに設定されていることを特徴とする、電解槽の防食方法。
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| JP27068597A JP3614622B2 (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 電解装置、及び電解槽の防食方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27068597A JP3614622B2 (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 電解装置、及び電解槽の防食方法 |
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| JP27068597A Expired - Lifetime JP3614622B2 (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 電解装置、及び電解槽の防食方法 |
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| JP6091150B2 (ja) * | 2011-10-14 | 2017-03-08 | アイ’エムセップ株式会社 | フッ化処理による表面改質方法 |
-
1997
- 1997-10-03 JP JP27068597A patent/JP3614622B2/ja not_active Expired - Lifetime
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