JP5238299B2

JP5238299B2 - フッ素ガス発生装置

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Publication number: JP5238299B2
Application number: JP2008059039A
Authority: JP
Inventors: 博大久保; 次郎平岩; 信孝真鍋; 宇大田中
Original assignee: Toyo Tanso Co Ltd
Current assignee: Toyo Tanso Co Ltd
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2008-03-10
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2028-03-10
Also published as: JP2009215588A

Description

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。

フッ素ガス発生装置は、電解浴及び電極を内部に有した電解槽と、除害剤が充填された除害塔とを有している。そして、除害塔において、電解槽で発生したガスに含まれた不要な成分を取り除き、純度の高いフッ素ガスを生成するものである。このような、不要な成分を取り除く除害装置として、下記特許文献１に開示されているような装置が公知となっている。この特許文献１の除害装置は、不要なガスを除害処理する薬剤が充填された処理筒を有しており、処理筒内が、区切り板によって小室に区切られており、この区切り板に千鳥配列となるように、ガス通路が設けられている。

特開２００６−５５８５４号公報

上記特許文献１の除害装置の処理筒は、ガスの流れが蛇行状になるように、ガス通路が設けられているので、ガスの流れが抑制されるとともに、薬剤とガスとが十分に接して、ガス処理効率を向上させることができる。しかしながら、ガス通路にミストが通過する場合は、ミスト中に分散した液滴によって処理筒入口の薬剤が膨張や融着することがあり、薬剤の目詰まりが生じるおそれがあった。このような目詰まりが生じると、ガスの流れが抑えられるので、装置の運転を中断して、薬剤を全て使い切る前に薬剤の交換が必要となるおそれがあった。これによって、処理筒のメンテナンスの頻度が多くなり、装置全体の連続運転が中断されるおそれがあった。

そこで、本発明は、除害剤の目詰まりを抑止して、除害塔のメンテナンスの頻度を少なくでき、フッ素ガス発生装置の連続運転を長くできるフッ素ガス発生装置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及び効果

本発明のフッ素ガス発生装置は、フッ化水素を含む混合溶融塩からなる電解浴を、電解槽内で電気分解してフッ素を含むガスを発生するフッ素ガス発生装置であって、前記電解槽から発生したガスに含まれている不純物を除去する除害塔を有しており、前記除害塔が、前記電解槽から発生したガスを導入させるガス導入口と、前記除害塔からガスを導出させるガス導出口と、前記ガス導入口と前記ガス導出口との間に充填されている除害剤と、前記ガス導入口と前記除害剤との間に位置しており、ガスを透過でき且つ除害剤の通過を阻止できる離隔手段とを備え、前記除害塔内には、前記離隔手段の下方において、前記ガス導入口と前記離隔手段との間に空間が形成されており、前記離隔手段が、前記ガス導出口側の方向に向かって、窪んだ形状を有しているものである。また、前記ガス導入口が、前記空間の上下方向の途中に設けられていることが好ましい。

上記構成によると、電解槽から発生したガスに溶融塩の液滴が分散したミストが、除害塔に導入されると、ミストは空間に放散されて、空間内で溶融塩の液滴が沈降するので、除害剤に溶融塩の液滴が吸収されることが抑止でき、除害剤の目詰まりを生じにくいものとすることができる。また、ミストが、空間に放散されてから離隔手段を介して除害剤に接触するので、ミストが除害剤に局所的に接触することを抑止できるとともに、除害塔内のガスの圧力損失を低下させることができる。これによって、除害剤を通過するガスの流れが良好になり、除害剤の交換回数を減らすことができるので、除害塔のメンテナンスの頻度を少なくでき、フッ素ガス発生装置の連続運転を長くできるフッ素ガス発生装置を提供することができる。

また、上記構成によると、離隔手段が、窪んだ形状を有しているので、窪んでいない平板状のものに比べて表面積が大きくなり、ミスト中に分散した溶融塩の液滴をより除去しやすくなる。これにより、除害剤の目詰まりをより抑止することができるとともに、ガスの圧力損失をより低下させることができる。

また、本発明のフッ素ガス発生装置においては、前記除害塔が、前記除害剤と前記ガス導出口との間に設けられているフィルターを有しているものであることが好ましい。

上記構成によると、除害塔において、除害剤を通過したガスはフィルターを通過して除害塔から導出されるので、除害剤から発生する粉末や除害剤によって除害できなかった不純物をフィルターにおいてさらに除去できる。これにより、不純物のより少ないガスを供給することができるフッ素ガス発生装置を提供することができる。

また、本発明のフッ素ガス発生装置においては、前記除害塔が、前記除害剤と前記ガス導出口との間に設けられた前記ガス導出口側空間部を有し、前記フィルターが、前記ガス導出口側空間部に設けられていることが好ましい。

上記構成によると、除害剤から発生した粉末や不純物が、ガス導出口側空間部に広がり、重力によって、粉末や不純物の一部を沈降させることができると共に、フィルターの周囲にガス導出口側空間部が形成されているので、フィルターへのガス接触効率が高められ、ガスに含まれた不純物を効率よく除去しつつガスを供給できるフッ素ガス発生装置を提供することができる。

以下、本発明に係るフッ素ガス発生装置の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置の主要部の概略構成図である。図２は、本発明の第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置の除害塔の断面模式図である。

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、電解槽３から発生したガスに含まれるフッ化水素を除去する第１除害塔５ａ及び第２除害塔５ｂと、陽極室１に設けられている圧力計６ａと、陰極室２に設けられている圧力計６ｂと、第１除害塔５ａより下流側に設けられている第１圧力調整弁７ａと、第２除害塔５ｂより下流側に設けられている第２圧力調整弁７ｂ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８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９とを有している。また、電解槽３の外側には、加温ヒーター１０が設けられている。さらに、第１除害塔５ａと圧力調整弁７ａとの間にフィルター１１ａが配置されており、第２除害塔５ｂと圧力調整弁７ｂとの間にフィルター１１ｂが配置されている。

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。陰極室２には、陰極１８が設けられている。なお、陽極１７には低分極性炭素電極を使用することが好ましい。また、陰極１８としては、Ｎｉや鉄等を使用することが好ましい。電解槽３の上蓋１９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から発生したガスを排出させるフッ素ガス発生口８と、陰極室２から発生したガスを排出させる水素ガス発生口９と、電解浴４の液面高さが低下した場合にフッ化水素を供給するフッ化水素供給ライン（図示せず）からのフッ化水素導入口（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液面検知手段２０と、陰極室２の液面レベルを検知する第２液面検知手段２１と、陽極室１の圧力を測定する圧力計６ａ、陰極室２の圧力を測定する圧力計６ｂとが設けられている。

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の外周部に加温ヒーター１０が設けられている。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℃（ＮＨ_４Ｆ・２ＨＦ）がある。

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）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等を除去することができる。

ここで、図２を用いて、第１除害塔５ａの内部を詳細に説明する。図２において、第１除害塔５ａは、電解槽３から発生したガスを導入させるガス導入口３１と、第２除害塔５ｂからガスを導出させるガス導出口３２と、ガス導入口３１とガス導出口３２との間に充填されている除害剤３３と、ガス導入口３１と除害剤３３との間に位置しており、ガスを透過でき且つ除害剤３３の通過を阻止できる底網（離隔手段）３４とを備えている。ここで、底網３４は、ガス導入口３１と除害剤３３との間において、底網３４よりガス導入口３１側に空間３５を形成するように位置している。これにより、ガス導入口３１から導入されたガスは、空間３５に放散されてから底網３４を介して除害剤３３へと流れていく。また、本実施形態において、底網３４は、第１除害塔５ａのガス導出口３２側の端部から約２０ｃｍの高さの位置に設けられているが、底網を設ける位置は、除害剤の量などに合わせて適宜変更してよい。なお、底網３４として、例えば、網目状の部材、スポンジ状の部材、多孔質構造やメッシュ構造を有した焼結体に凹凸を形成したもの等を用いることができる。また、フッ素ガス発生口８とガス導入口３１との間を接続している配管には、縁切り弁３６ａが設けられている。これらの縁切り弁３６ａ、３６ｂによって、第１除害塔５ａへ導入されるガス及び第１除害塔５ａから導出されるガスの量を調整することができる。また、ガス導出口３２とフィルター１１ａとの間を接続している配管にも、縁切り弁３６ｂが設けられている。なお、本実施形態において、ガス導入口３１は第１除害塔５ａの側面に設けられているが、第１除害塔５ａの底部に設けられているものを用いてもよい。また、本実施形態において、ガス導出口３２が、第１除害塔５ａの側面に用いられているものを用いても良い。

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いる場合で、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、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）酸化カルシウム（ＣａＯ_２）等を用いて形成された除害剤が装填されており、導入されたガス中に含まれるフッ化水素等を除去することができる。そして、第２除害塔５ｂは、図２に示す第１除害塔５ａと同様の構成を有している。なお、本実施形態において、第２除害塔５ｂは、第１除害塔５ａと同様の構成を有しているものであるが、異なる構成を有しているものを用いてもよい。例えば、第２除害塔５ｂが、内部全体に除害剤が充填された、図１４に示す従来の除害塔と同様の構成を有するものや、後述する他の実施形態にかかる構成を有するものを用いてもよい。ここで、図１４に示す除害塔は、図示しない電解槽から発生したガスを導入させるガス導入口２０１と、除害塔２０００からガスを導出させるガス導出口２０２と、除害塔２０００内部のガス導出口側端部からガス導入口側端部にかけて充填されている除害剤２０３とを有しており、第１除害塔５ａに示した離隔手段３４、空間３５が設けられていないものである。また、図示しないフッ素ガス発生口とガス導入口２０１との間を接続している配管には、縁切り弁２０６ａが設けられている。さらに、ガス導出口２０２と図示しない除害塔の下流に設けられたフィルターとの間を接続している配管にも、縁切り弁２０６ｂが設けられている。

圧力計６ａは、陽極室１の圧力を測定するものである。そして、この測定結果に応じて、第１圧力調整弁７ａが開閉して、陽極室１が減圧になることを抑止する。圧力計６ｂは、陰極室２の圧力を測定するものである。そして、この測定結果に応じて、第１圧力調整弁７ａが開閉して、陰極室２が減圧になることを抑止する。

第１圧力調整弁７ａは、第１除害塔５ａより下流に設けられており、圧力計６ａの圧力に応じて連動して開閉するものである。これによって、陽極室１の圧力が調整されて、陽極室１が減圧になることを抑止する。

第２圧力調整弁７ｂは、第２除害塔５ｂより下流に設けられており、上述の第１圧力調整弁７ａと同様に、圧力計６ｂの圧力に応じて連動して開閉するものである。これによって、陰極室２の圧力が調整されて、陰極室２が減圧になることを抑止する。

フッ素ガス発生口８は、上蓋１９に設けられており、陽極室１から発生するガスのガス発生口である。また、水素ガス発生口９は、上蓋１９に設けられており、陰極室２から発生するガスのガス発生口である。

加温ヒーター１０は、電解槽３の側面及び底部に設けられており、電解槽３を介して電解浴４を加熱するものである。なお、加温ヒーター１０は、図示しない温度計の信号によって作動するものを用いることができる。

フィルター１１ａ、１１ｂは、焼結金属又は合金で構成された多孔質構造又はメッシュ構造を有するものであることが好ましい。このフィルター１１ａ、１１ｂの材質としては、例えば、ステンレス鋼、Ｎｉ、モネル、ハステロイなどが挙げられる。なお、本実施形態において、フィルター１１ａは、第１除害塔５ａと圧力調整弁７ａとの間に設けられており、フィルター１１ｂは第２除害塔５ｂと第２圧力調整弁７ｂとの間に設けられている。

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の陽極室１から発生した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ると、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に、電解浴４から飛散した溶融塩の液滴が分散したミストがフッ素ガス発生口８から放出される。そして、第１除害塔５ａへと導かれ、開いている縁切り弁３６ａを通過してガス導入口３１から第１除害塔５ａ内部へ導かれる。その後、ミストは、空間３５に広がり放散する。このとき、空間３５内において、ミスト中に分散した溶融塩の液滴は沈降していき、ミスト中から溶融塩液滴の一部が取り除かれる。そして、空間３５内に放散されたミストは、底網３４を介して除害剤３３を通過する。なお、ミストは、底網３４を通過する前に、一旦空間３５へ広がり放散されるので、ミストが、除害剤３３に局所的に接触することなく、除害剤３３と十分に接触して、除害剤３３を通過していく。この除害剤３３の通過中に、ミスト中のフッ化水素ガスや溶融塩の液滴は除去される。そして、除害剤３３を通過したガスは、ガス導出口３２から第１除害塔５ａ外へ放出され、フッ素ガス発生装置１００の外部へと導かれる。

一方、陰極室２では、電解浴４の電気分解が行われると、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に、電解浴４から飛散した溶融塩の液滴が分散したミストが水素ガス発生口９から放出される。そして、第２除害塔５ｂへと導かれ、開いている縁切り弁３６ａを通過してガス導入口３１から第１除害塔５ａ内部へ導かれる。その後、ミストは、空間３５に広がり放散する。このとき、空間３５内において、ミストは沈降していき、ミスト中に分散した溶融塩の液滴は沈降していき、ミスト中から溶融塩の一部が取り除かれる。そして、空間３５内に放散されたミストは、底網３４を介して除害剤３３を通過する。なお、ミストは、底網３４を通過する前に、一旦空間３５へ広がり放散されるので、ミストが、除害剤３３に局所的に接触することなく、除害剤３３と十分に接触して、除害剤３３を通過していく。この除害剤３３の通過中に、ミスト中のフッ化水素ガスや溶融塩の液滴は除去される。そして、除害剤３３を通過したガスは、ガス導出口３２から第２除害塔５ｂ外へ放出され、フッ素ガス発生装置１００の外部へと導かれる。

本実施形態によると、電解槽３から発生したガスに溶融塩の液滴が分散したミストが、第１除害塔５ａ及び第２除害塔５ｂへ導入されると、ミストは空間に放散されて、空間内で溶融塩の液滴が沈降するので、除害剤３３に溶融塩の液滴が吸収されることが抑止でき、除害剤３３の目詰まりを生じにくいものとすることができる。また、ミストが、空間３５に放散されてから底網３４を介して除害剤３３に接触するので、ミストが除害剤３３に局所的に接触することを抑止できるとともに、第１除害塔５ａ及び第２除害塔５ｂ内のガスの圧力損失を低下させることができる。これによって、除害剤３３を通過するガスの流れが良好になり、除害剤３３の交換回数を減らすことができるので、第１除害塔５ａ及び第２除害塔５ｂのメンテナンスの頻度を少なくでき、フッ素ガス発生装置１００の連続運転を長くできるフッ素ガス発生装置１００を提供することができる。

次に、第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置に用いた第１除害塔の他の実施形態について説明する。図３〜図８は、本発明の第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置に用いた第１除害塔の他の実施形態を示す図である。なお、第１実施形態におけるフッ素ガス発生装置１００に用いた第１除害塔５ａにおける符号３１〜３６ｂがふられている各部と、本実施形態において符号４１〜４６ｂ、５１〜５６ｂ、６１〜６６ｂ、７１〜７１ｂ、８１〜８６ｂ、９１〜９６ｂ、１１１〜１１６ｂ、１２１〜１２６ｂ、１３１〜１３６ｂ、１４１〜１４６ｂ、１５１〜１５６ｂがふられている各部は、順に同様のものであるので、説明を省略することがある。

図３は、本発明の実施形態に係るフッ素ガス発生装置に用いた第１除害塔の第２実施形態を示している。本実施形態は、第１除害塔４１５ａに、（１）除害剤４３とガス導出口４２との間にガス導出口側空間部４９が設けられている点、（２）除害剤４３とガス導出口４２との間に筒状のフィルター４７が設けられている点、及び、（３）除害剤４３のガス導出口４２側と反対側の端部に、除害剤４４の飛散を抑止する図示しない部材、例えば、網目状の部材が設けられている点で、第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置１００に用いた第１除害塔５ａと異なっている。

上記構成を有する第１除害塔４１５ａをフッ素ガス発生装置に用いると、本発明の第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置と同様の効果が得られる。また、筒状のフィルター４７が設けられているので、除害剤４３を通過したガスはフィルター４７を通過して第１除害塔４１５ａから導出されるので、除害剤４３から発生する粉末や除害剤４３によって除害できなかった不純物をフィルター４７においてさらに除去できる。これにより、不純物のより少ないガスを供給することができるフッ素ガス発生装置を提供することができる。さらに、除害剤４３から発生した粉末や不純物が、ガス導出口側空間部４９に広がり、重力によって、粉末や不純物の一部を沈降させることができると共に、フィルター４７の周囲にガス導出口側空間部４９が形成されているので、フィルター４７へのガス接触効率が高められ、ガスに含まれた不純物を効率よく除去しつつガスを供給できる。

図４は、本発明の実施形態に係るフッ素ガス発生装置に用いた第１除害塔の第３実施形態を示している。本実施形態は、底網（離隔手段）５４が、ガス導出口５２側に窪んだ、ガス導出口５２側に頂点を有する円錐形状のものであり、且つ、底網（離隔手段）５４の縦方向の断面が、ガス導出口５２側にくの字状に約１２０度屈曲しているものである点で、第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置１００に用いた第１除害塔５ａと異なっている。なお、窪んでいる角度は、本実施形態において、１２０度のものを示したが、１２０度屈曲している形状の代わりに、例えば３０〜１５０度に屈曲した形状を有しているものを用いてもよい。

上記構成を有する第１除害塔５１５ａをフッ素ガス発生装置に用いると、本発明の第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置と同様の効果が得られる。また、底網５４が、第１除害塔５１５ａのガス導出口５２側に窪んだ円錐形状を有しているので、窪んでいない平板状のものに比べて表面積が大きくなり、ガスに含まれているミストを、より除去できる。これにより、除害剤５３の目詰まりをより抑止することができるとともに、ガスの圧力損失をより低下させることができる。

図５は、本発明の実施形態に係るフッ素ガス発生装置に用いた第１除害塔の第４実施形態を示している。本実施形態は、（１）除害剤６３とガス導出口６２との間にガス導出口側空間部６９が設けられている点、（２）底網（離隔手段）６４が、ガス導出口６２側に窪んだ、ガス導出口６２側に頂点を有する円錐形状のものであり、且つ、底網６４の断面が、ガス導出口６２側にくの字状に約１２０度屈曲しているものである点、（３）除害剤６３とガス導出口６２との間に筒状のフィルター６７が設けられている点、及び、（４）除害剤６３の底網６４側と反対側の端部に、除害剤６３の飛散を抑止する図示しない部材、例えば、網目状の部材が設けられている点で、第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置１００に用いた第１除害塔５ａと異なっている。なお、窪んでいる角度は、本実施形態において、１２０度のものを示したが、１２０度窪んでいる形状の代わりに、例えば３０〜１５０度に窪んだ形状を有しているものを用いてもよい。

上記構成を有する第１除害塔をフッ素ガス発生装置に用いると、本発明の第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置と同様の効果が得られる。また、底網６４が、第１除害塔６１５ａのガス導入口６１側に窪んだ円錐形状を有しているので、窪んでいない平板状のものに比べて表面積が大きくなり、ガスに含まれているミストをより除去できる。これにより、除害剤６３の目詰まりをより抑止することができるとともに、ガスの圧力損失をより低下させることができる。さらに、筒状のフィルター６７が設けられているので、第１除害塔６１５ａにおいて、除害剤６３を通過したガスはフィルター６７を通過して第１除害塔６１５ａから導出されるので、除害剤６３から発生する粉末や除害剤６３によって除害できなかった不純物をフィルター６７においてさらに除去できる。これにより、不純物のより少ないガスを供給することができるフッ素ガス発生装置を提供することができる。

図６は、本発明の実施形態に係るフッ素ガス発生装置に用いた第１除害塔の第５実施形態を示している。本実施形態は、（１）底網（離隔手段）７４が、ガス導出口７２側に半球形状に窪んだ形状を有しており、底網７４の縦方向の断面が、ガス導出口７２側に弓状に湾曲した形状を有しているものである点で、第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置１００に用いた第１除害塔５ａと異なっている。

上記構成を有する第１除害塔７１５ａをフッ素ガス発生装置に用いると、本発明の第３離隔手段に係る第１除害塔５１５ａをフッ素ガス発生装置に用いた場合と同様の効果が得られる。

図７は、本発明の実施形態に係るフッ素ガス発生装置に用いた第１除害塔の第６離隔手段を示している。本実施形態は、（１）除害剤８３とガス導出口８２との間にガス導出口側空間部８９が設けられている点、（２）底網（離隔手段）８４がガス導出口８２側に半球形状に窪んだ形状を有しており、底網８４の縦方向の断面が、ガス導出口８２側に弓状に湾曲した形状を有しているものである点（３）除害剤８３とガス導出口８２との間に筒状のフィルター８７が設けられている点、及び、（４）除害剤８３の底網８４側と反対側の端部に、除害剤８３の飛散を抑止する図示しない部材、例えば、網目状の部材が設けられている点で、第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置１００に用いた第１除害塔５ａと異なっている。

上記構成を有する第１除害塔８１５ａをフッ素ガス発生装置に用いると、本発明の第４実施形態に係る第１除害塔６１５ａをフッ素ガス発生装置に用いた場合と同様の効果が得られる。

図８は、本発明の実施形態に係るフッ素ガス発生装置に用いた第１除害塔の第７実施形態を示している。本実施形態は、底網（離隔手段）９４が、ガス導出口９２側の他端が閉塞され、ガス導入口９１側の一端が外側に広がるように開口した筒状を有したものであり、底網９４の縦方向の断面が、テーパー形状（除害剤９３のガス導入口９１側の端部側からガス導出口９２側にかけて縮径した形状）を有しているものである点で、第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置１００に用いた第１除害塔５ａと異なっている。なお、本実施形態において、底網９４の縦方向の断面の側面が、ガス導出口９２側にかけてテーパー形状を有しているものを用いたが、代わりに、例えば、階段形状を有しているもの、凹凸形状を有しているもの又は弓状に湾曲した形状を有しているものを用いてもよい。

上記構成を有する第１除害塔９１５ａをフッ素ガス発生装置に用いると、本発明の第３実施形態に係る第１除害塔５１５ａをフッ素ガス発生装置に用いた場合と同様の効果が得られる。

図９は、本発明の実施形態に係るフッ素ガス発生装置に用いた第１除害塔の第８実施形態を示している。本実施形態は、（１）除害剤１１３とガス導出口１１２との間にガス導出口側空間部１１９が設けられている点、（２）底網（離隔手段）１１４が、他端が閉塞され、一端が外側に広がるように開口した円筒形状を有したものであり、底網１１４の縦方向の断面が、テーパー形状（除害剤１１３のガス導入口１１１側の端部側からガス導出口１１２側にかけて縮径した形状）をものである点、（３）除害剤１１３とガス導出口１１２との間に筒状のフィルター１１７が設けられている点、及び、（４）除害剤１１３の底網１１４側と反対側の端部に、除害剤１１３の飛散を抑止する図示しない部材、例えば、網目状の部材が設けられている点で、第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置１００に用いた第１除害塔５ａと異なっている。

上記構成を有する第１除害塔１１１５ａをフッ素ガス発生装置に用いると、第４実施形態に係る第１除害塔６１５ａをフッ素ガス発生装置に用いた場合と同様の効果が得られる。

図１０は、本発明の実施形態に係るフッ素ガス発生装置に用いた第１除害塔の第９実施形態を示している。本実施形態は、底網（離隔手段）１２４が、第１除害塔１２１５ａのガス導出口１２２側に窪んだ、複数の円錐形状が形成されており、底網１２４の縦方向の断面が、ガス導出口１２２側に突出した複数の連続した山型形状を有しているものである点で、第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置１００に用いた第１除害塔５ａと異なっている。なお、本実施形態において、底網１２４に、ガス導出口１２２側に突起した円錐形状のものを用いたが、代わりに、例えば、球形状のものや、角錘形状のもの、波状に繰り返し形成された凹凸形状のものを用いてもよい。

上記構成を有する第１除害塔１２１５ａをフッ素ガス発生装置に用いると、第３実施形態に係る第１除害塔５１５ａをフッ素ガス発生装置に用いた場合と同様の効果が得られる。

図１１は、本発明の実施形態に係るフッ素ガス発生装置に用いた第１除害塔の第１０実施形態を示している。本実施形態は、（１）除害剤１３３とガス導出口１３２との間にガス導出口側空間部１３９が設けられている点、（２）底網（離隔手段）１３４が、第１除害塔１３１５ａのガス導出口１３２側に突出した円錐形状が形成されており、底網１３４の縦方向の断面が、ガス導出口１３２側に突出した複数の連続した山型形状を有しているものである点、（３）除害剤１３３とガス導出口１３２との間に筒状のフィルター１３７が設けられている点、及び、（４）除害剤１３３の底網１３４側と反対側の端部に、除害剤１３３の飛散を抑止する図示しない部材、例えば、網目状の部材が設けられている点で、第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置１００に用いた第１除害塔５ａと異なっている。

上記構成を有する第１除害塔１３１５ａをフッ素ガス発生装置に用いると、第４実施形態に係る第１除害塔６１５ａをフッ素ガス発生装置に用いた場合と同様の効果が得られる。

図１２は、本発明の実施形態に係るフッ素ガス発生装置に用いた第１除害塔の第１１実施形態を示している。本実施形態は、底網（離隔手段）１４４が、ガス導出口１４２側に球体状に窪んだ形状を有しており、底網１４４の断面が、ガス導出口１４２側に弓状に湾曲した形状を有しており、且つ、底網１４４の表面に凹凸形状が形成されているものである点で、第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置１００に用いた第１除害塔５ａと異なっている。なお、本実施形態において、底網１４４として、第１除害塔１４１５ａのガス導出口１４２側に弓状に湾曲して窪んでいるものを用いたが、代わりに、底網１４４の断面が平板状に形成されているものを用いてもよい。また、本実施形態においては、底網１４４に、例えば、スポンジ状のものや、多孔質構造又はメッシュ構造を有する焼結体に凹凸形状を形成したものを用いることが好ましい。

上記構成を有する第１除害塔１４１５ａをフッ素ガス発生装置に用いると、第３実施形態に係る第１除害塔５１５ａをフッ素ガス発生装置に用いた場合と同様の効果が得られる。

図１３は、本発明の実施形態に係るフッ素ガス発生装置に用いた第１除害塔の第１２実施形態を示している。本実施形態は、（１）除害剤１５３とガス導出口１５２との間にガス導出口側空間部１５９が設けられている点、（２）底網（離隔手段）１５４が、ガス導出口１５２側に球体状に窪んだ形状を有しており、底網１５４の縦方向の断面が、ガス導出口１５２側に弓状に湾曲した形状を有しており、且つ、底網１５４の表面に凹凸形状が形成されているものである点、（３）除害剤１５３とガス導出口１５２との間に筒状のフィルター１５７が設けられている点、及び、（４）除害剤１５３の底網１５４側と反対側の端部に、除害剤１５３の飛散を抑止する図示しない部材、例えば、網目状の部材が設けられている点で、第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置１００に用いた第１除害塔５ａと異なっている。なお、本実施形態において、底網１５４として、第１除害塔１５１５ａのガス導出口１５２側に弓状に湾曲して窪んでいるものを用いたが、代わりに、底網１５４の断面が平板状に形成されているものを用いてもよい。また、本実施形態においては、底網１５４に、例えば、スポンジ状のものや、多孔質構造又はメッシュ構造を有する焼結体に凹凸形状を形成したものを用いることが好ましい。

上記構成を有する第１除害塔１５１５ａをフッ素ガス発生装置に用いると、第４実施形態に係る第１除害塔６１５ａをフッ素ガス発生装置に用いた場合と同様の効果が得られる。

次に、実施例を用いて説明する。

（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と同様の構成を有するフッ素ガス発生装置を運転させて、第１除害塔における電解浴の詰まり具合及びフッ素ガス発生装置の積算電気量を調べた。なお、除害剤には、ペレット状のフッ化ナトリウム（以下、ＮａＦペレットと呼ぶ）を用い、下記に述べる実施例並びに比較例においても、除害剤に、ＮａＦペレットを用いた。

（実施例２）
図１に示した本実施形態に係るフッ素ガス発生装置と同様の構成を有するフッ素ガス発生装置において、本実施形態に係るフッ素ガス発生装置に用いた第１除害塔及び第２除害塔の代わりに、第３実施形態に係る第１除害塔と同様の構成を有する除害塔をそれぞれ用いたフッ素ガス発生装置を運転させて、第１除害塔における電解浴の詰まり具合及びフッ素ガス発生装置の積算電気量を調べた。

（実施例３）
図１に示した本実施形態に係るフッ素ガス発生装置と同様の構成を有するフッ素ガス発生装置において、本実施形態に係るフッ素ガス発生装置に用いた第１除害塔及び第２除害塔の代わりに、第２実施形態に係る第１除害塔と同様の構成を有する除害塔をそれぞれ用いて、フッ素ガス発生装置を運転させて、第１除害塔における電解浴の詰まり具合及びフッ素ガス発生装置の積算電気量を調べた。

（比較例１）
図１に示した本実施形態に係るフッ素ガス発生装置と同様の構成を有するフッ素ガス発生装置において、本実施形態に係るフッ素ガス発生装置に用いた第１除害塔及び第２除害塔の代わりに、図１４に示す従来の除害塔と同様の構成を有した除害塔をそれぞれ用いて、フッ素ガス発生装置を運転させて、除害塔における電解浴の詰まり具合及びフッ素ガス発生装置の積算電気量を調べた。

表１から、実施例１〜３は、積算電気量が４３２０００Ａｈを超える電気量を通電しても、除害剤の電解浴による目詰まりに起因して、フッ素ガス発生装置が停止することはなかった。これにより、実施例１〜３に係るフッ素ガス発生装置は、第１除害塔のガス導入口側に空間を設けたことよって、空間にミスト状の電解浴が拡散するとともにミストが沈降したので、除害剤に、電解浴が局所的に詰まることが抑止されたことがわかる。また、実施例１〜３に係るフッ素ガス発生装置は、第１除害塔に設けられた底網によって、除害剤へのミストの付着及びミストの付着による除害剤の閉塞が抑止されたことがわかる。これに対して、比較例１では、積算電気量が２０００Ａｈで、除害塔内で電解浴が詰まり、フッ素ガス発生装置の運転が停止した。また、フッ素ガス発生装置の運転開始直後に、ガス導入口の周辺に充填されている除害剤が、ミスト状の電解浴によって詰まったことがわかった。

（実施例４〜６、比較例２）
次に、実施例１〜３及び比較例１に係るフッ素ガス発生装置の運転終了後、実施例１〜３及び比較例１で用いたフッ素ガス発生装置の第１除害塔に充填されているガス導入口側の除害剤のＮａＦペレット及びガス導出口側の除害剤のＮａＦペレットを採取して、Ｘ線回折（ＸＲＤ）による分析を行った。また、実施例１〜３及び比較例１に係るフッ素ガス発生装置の運転終了後、実施例１〜３及び比較例１で用いたフッ素ガス発生装置に設けられている圧力調整弁の内部のＮａＦの粉体の付着の状態を調べた。これらＸ線回折（ＸＲＤ）で同定された結果及び圧力調整弁の内部のＮａＦの粉体の付着の状態の結果を、下記表２に示す。

表２から、実施例４において、第１除害塔の除害剤のガス導入口側及びガス導出口側のいずれのＮａＦペレットにも、ＮａＨＦ_２相がみられた。これにより、第１除害塔のガス導出口から、フッ化水素が放出されていることがわかる。実施例５、６では、ガス導出口側の除害剤にＮａＨＦ_２相がみられなかった。これにより、実施例５、６（実施例２、３）で用いた第１除害塔では、底網がガス導出口側に窪んでおり、また、筒状のフィルターが設けられているので、陽極室から発生したガス中に含まれた電解浴やフッ化水素ガスが取り除かれていることがわかる。これに対して、比較例２は、除害塔内のガス導出口のすぐ近くでＮａＨＦ_２相が存在した状態であった。この比較例２のＮａＦペレットは、完全に、膨張・一部融着している状態であり、これが、除害剤の目詰まりの原因と考えられる。

また、実施例１、２、比較例１に係るフッ素ガス発生装置の圧力調整弁の内部に設けられた部材である、ダイヤフラム及び台座部分には、ＮａＦペレットから発生したと思われる粉末が付着していた。そして、これらの付着物の成分を分析したところ、フッ化ナトリウム成分であることがわかった。これらは、第１除害塔や第２除害塔から飛散して、圧力調整弁の内部の部品に付着したものと考えられる。これに対して、実施例３で用いたフッ素ガス発生装置に設けられた圧力調整弁の内部及び圧力調整弁の周辺の配管等の部材には、付着物はなかった。これにより、実施例３で用いた第１除害塔及び第２除害塔に設けられた筒状のフィルターによって、ＮａＦペレットから発生したと思われる粉末が十分に濾過されたと考えられる。

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、本実施形態において、第１除害塔と第２除害塔とが異なる構成を有しているものを用いてもよい。また、第２〜１２実施形態に係る第１除害塔は、本実施形態に係るガス発生装置の第２除害塔にも用いることができる。

本発明の第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置の主要部の概略構成図である。本発明の第１実施形態に係るフッ素ガス発生装置の第１除害塔の断面模式図である。本発明の第２実施形態に係る第１除害塔の断面模式図である。本発明の第３実施形態に係る第１除害塔の断面模式図である。本発明の第４実施形態に係る第１除害塔の断面模式図である。本発明の第５実施形態に係る第１除害塔の断面模式図である。本発明の第６実施形態に係る第１除害塔の断面模式図である。本発明の第７実施形態に係る第１除害塔の断面模式図である。本発明の第８実施形態に係る第１除害塔の断面模式図である。本発明の第９実施形態に係る第１除害塔の断面模式図である。本発明の第１０実施形態に係る第１除害塔の断面模式図である。本発明の第１１実施形態に係る第１除害塔の断面模式図である。本発明の第１２実施形態に係る第１除害塔の断面模式図である。従来の除害塔の断面模式図である。

符号の説明

１陽極室
２陰極室
３電解槽
４電解浴
５ａ、１５ａ、４１５ａ、５１５ａ、６１５ａ、７１５ａ、８１５ａ、９１５ａ、１１１５ａ、１２１５ａ、１３１５ａ、１４１５ａ、１５１５ａ第１除害塔
５ｂ第２除害塔
６ａ、６ｂ圧力計
７ａ第１圧力調整弁
７ｂ第２圧力調整弁
８フッ素ガス発生口
９水素ガス発生口
１０加温ヒーター
１１ａ、１１ｂフィルター
１６隔壁
１７陽極
１８陰極
１９上蓋
２０第１液面検知手段
２１第２液面検知手段
３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、２０１ガス導入口
３２、４２、５２、６２、７２、８２、９２、１１２、１２２、１３２、１４２、１５２、２０２ガス導出口
３３、４３、５３、６３、７３、８３、９３、１１３、１２３、１３３、１４３、１５３、２０３除害剤
３４、４４、５４、６４、７４、８４、９４、１１４、１２４、１３４、１４４、１５４底網
３５、４５、５５、６５、７５、８５、９５、１１５、１２５、１３５、１４５、１５５空間
３６ａ、３６ｂ、４６ａ、４６ｂ、５６ａ、５６ｂ、６６ａ、６６ｂ、７６ａ、７６ｂ、８６ａ、８６ｂ、９６ａ、９６ｂ、１１６ａ、１１６ｂ、１２６ａ、１２６ｂ、１３６ａ、１３６ｂ、１４６ａ、１４６ｂ、１５６ａ、１５６ｂ、２０６ａ、２０６ｂ縁切り弁
４７、６７、８７、１１７、１３７、１５７フィルター
４９、６９、８９、１１９、１３９、１５９ガス導出口側空間部
１００フッ素ガス発生装置
２０００除害塔

Claims

フッ化水素を含む混合溶融塩からなる電解浴を、電解槽内で電気分解してフッ素を含むガスを発生するフッ素ガス発生装置であって、
前記電解槽から発生したガスに含まれている不純物を除去する除害塔を有しており、
前記除害塔が、
前記電解槽から発生したガスを導入させるガス導入口と、
前記除害塔からガスを導出させるガス導出口と、
前記ガス導入口と前記ガス導出口との間に充填されている除害剤と、
前記ガス導入口と前記除害剤との間に位置しており、ガスを透過でき且つ除害剤の通過を阻止できる離隔手段とを備え、
前記除害塔内には、前記離隔手段の下方において、前記ガス導入口と前記離隔手段との間に空間が形成されており、
前記離隔手段が、前記ガス導出口側の方向に向かって、窪んだ形状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。
前記ガス導入口が、前記空間の上下方向の途中に設け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。
前記除害塔が、前記除害剤と前記ガス導出口との間に設けられているフィルターを有しているものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のフッ素ガス発生装置。
前記除害塔が、前記除害剤と前記ガス導出口との間に設けられた前記ガス導出口側空間部を有し、
前記フィルターが、前記ガス導出口側空間部に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のフッ素ガス発生装置。