KR101223083B1 - Fluorine gas generation device - Google Patents

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KR101223083B1
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아키후미 야오
다츠오 미야자키
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샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드
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Abstract

용융염 중의 불화수소를 전기 분해함으로써, 불소 가스를 생성하는 불소 가스 생성 장치에 있어서, 용융염에 침지된 양극에서 생성된 불소 가스를 주성분으로 하는 주생 가스가 유도되는 제1 기실과, 용융염에 침지된 음극에서 생성된 수소 가스를 주성분으로 하는 부생 가스가 유도되는 제2 기실이 용융염 액면 상에 분리되어 구획된 전해조와, 전해조에 접속되어, 용융염 중으로 불화수소를 유도하는 원료 공급 통로와, 원료 공급 통로에 접속되어, 불화수소를 용융염 중으로 유도하기 위한 캐리어 가스를 원료 공급 통로로 유도하는 캐리어 가스 공급 통로를 구비하고, 캐리어 가스로서, 전해조의 양극에서 생성되는 불소 가스 또는 음극에서 생성되는 수소 가스가 사용된다.In the fluorine gas generating apparatus which produces | generates fluorine gas by electrolyzing hydrogen fluoride in a molten salt, it is characterized by the 1st chamber which guides the main gas which contains the fluorine gas produced | generated in the anode immersed in molten salt, and a molten salt. A second gas chamber in which a by-product gas containing hydrogen gas produced in the immersed cathode is introduced, is separated on the molten salt liquid surface, and a raw material supply passage connected to the electrolytic cell to induce hydrogen fluoride into the molten salt; And a carrier gas supply passage which is connected to the raw material supply passage and guides the carrier gas for guiding hydrogen fluoride into the molten salt into the raw material supply passage, and is produced as a carrier gas in the fluorine gas or the cathode generated at the anode of the electrolytic cell. Hydrogen gas is used.

Figure R1020117022087
Figure R1020117022087

Description

불소 가스 생성 장치{FLUORINE GAS GENERATION DEVICE}Fluorine gas generator {FLUORINE GAS GENERATION DEVICE}

본 발명은, 불소 가스 생성 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fluorine gas generating apparatus.

종래의 불소 가스 생성 장치로서, 전해조를 사용하여, 전기 분해에 의해 불소 가스를 생성하는 장치가 알려져 있다.As a conventional fluorine gas generating apparatus, an apparatus for generating fluorine gas by electrolysis using an electrolytic bath is known.

JP2004-43885A에는, 양극측의 제1 기상 부분에 불소 가스를 주성분으로 하는 프로덕트 가스를 발생시킴과 함께, 음극측의 제2 기상 부분에 수소 가스를 주성분으로 하는 부생 가스를 발생시키는 전해조와, 전해조의 용융염 중에 원료가 되는 불화수소를 공급하는 원료 배관을 구비하는 불소 가스 생성 장치가 개시되어 있다.JP2004-43885A includes an electrolytic cell for generating a product gas containing fluorine gas as a main component in the first gas phase portion on the anode side, and generating a by-product gas containing hydrogen gas as a main component in the second gas phase portion on the cathode side. Disclosed is a fluorine gas generating device including a raw material pipe for supplying hydrogen fluoride to be a raw material in molten salt.

JP2004-43885A에 기재된 불소 가스 생성 장치에 있어서는, 불화수소를 공급하는 원료 배관에, 불화수소를 전해조의 용융염 중으로 유도하기 위한 캐리어 가스가 공급된다.In the fluorine gas generating device described in JP2004-43885A, a carrier gas for guiding hydrogen fluoride into a molten salt of an electrolytic cell is supplied to a raw material pipe for supplying hydrogen fluoride.

JP2004-43885A에 기재된 불소 가스 생성 장치에서는, 캐리어 가스로서 질소 가스가 사용된다. 그 때문에, 원료의 불화수소의 공급원 외에, 질소 가스의 공급원이 필요하여, 설비가 대규모가 된다.In the fluorine gas generator described in JP2004-43885A, nitrogen gas is used as a carrier gas. Therefore, in addition to the supply source of hydrogen fluoride of a raw material, the supply source of nitrogen gas is needed, and a facility becomes large scale.

또한, 캐리어 가스는, 불소 가스 생성 장치의 운전시에는, 전해조의 용융염 중에 항상 공급할 필요가 있기 때문에, 질소 가스의 사용량이 많아, 러닝 코스트가 높다는 문제가 있다.In addition, since the carrier gas always needs to be supplied in the molten salt of the electrolytic cell at the time of operation of the fluorine gas generating device, there is a problem that the amount of nitrogen gas used is large and the running cost is high.

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 간편한 설비이고, 또한 러닝 코스트를 저감할 수 있는 불소 가스 생성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.This invention is made | formed in view of the said problem, and an object of this invention is to provide a fluorine gas production | generation apparatus which is a simple installation and can reduce a running cost.

본 발명은, 용융염 중의 불화수소를 전기 분해함으로써, 불소 가스를 생성하는 불소 가스 생성 장치로서, 용융염이 저류되어, 용융염에 침지된 양극에서 생성된 불소 가스를 주성분으로 하는 주생 가스가 유도되는 제1 기실(氣室)과, 용융염에 침지된 음극에서 생성된 수소 가스를 주성분으로 하는 부생 가스가 유도되는 제2 기실이 용융염 액면 상에 분리되어 구획된 전해조와, 상기 전해조에 접속되어, 용융염 중으로 불화수소를 유도하는 원료 공급 통로와, 상기 원료 공급 통로에 접속되어, 불화수소를 용융염 중으로 유도하기 위한 캐리어 가스를 상기 원료 공급 통로로 유도하는 캐리어 가스 공급 통로를 구비하고, 캐리어 가스로서, 상기 전해조의 상기 양극에서 생성되는 불소 가스 또는 상기 음극에서 생성되는 수소 가스가 사용된다.The present invention is a fluorine gas generating device for generating fluorine gas by electrolyzing hydrogen fluoride in a molten salt, in which a molten salt is stored, and a main gas mainly containing fluorine gas produced at an anode immersed in the molten salt is induced. An electrolytic cell separated from the molten salt liquid surface by means of a first gas chamber to be formed and a second gas chamber into which a by-product gas containing hydrogen gas generated from a cathode immersed in a molten salt as a main component is separated and separated from the molten salt liquid surface; A raw material supply passage leading to hydrogen fluoride into the molten salt, and a carrier gas supply passage connected to the raw material supply passage to guide a carrier gas for introducing hydrogen fluoride into the molten salt into the raw material supply passage, As the carrier gas, fluorine gas produced at the anode of the electrolytic cell or hydrogen gas produced at the cathode is used.

본 발명에 의하면, 캐리어 가스로서, 전해조의 양극에서 생성되는 불소 가스 및 음극에서 생성되는 수소 가스의 어느 일방이 사용되기 때문에, 캐리어 가스로서 전용의 공급원을 설치할 필요가 없어 설비를 간편하게 구성할 수 있다. 또한, 캐리어 가스로서, 전해조에서 생성된 가스가 사용되고, 전용의 가스를 사용하는 것이 아니기 때문에, 러닝 코스트도 저감할 수 있다.According to the present invention, since either of the fluorine gas generated at the anode of the electrolytic cell and the hydrogen gas generated at the cathode is used as the carrier gas, it is not necessary to provide a dedicated supply source as the carrier gas, so that the equipment can be easily configured. . Moreover, since the gas produced | generated in the electrolytic cell is used as a carrier gas, and not using exclusive gas, running cost can also be reduced.

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 관련된 불소 가스 생성 장치의 계통도이다.
도 2는, 본 발명의 제2 실시형태에 관련된 불소 가스 생성 장치의 계통도이다.1 is a system diagram of a fluorine gas generating device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a system diagram of a fluorine gas generating device according to a second embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(제1 실시형태)(First embodiment)

도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시형태에 관련된 불소 가스 생성 장치(100)에 대해 설명한다.With reference to FIG. 1, the fluorine gas production | generation apparatus 100 which concerns on 1st Embodiment of this invention is demonstrated.

불소 가스 생성 장치(100)는, 전기 분해에 의해 불소 가스를 생성하고, 생성된 불소 가스를 외부 장치(4)로 공급하는 것이다. 외부 장치(4)로는, 예를 들어 반도체 제조 장치이다. 그 경우, 불소 가스는, 예를 들어 반도체의 제조 공정에서 클리닝 가스로서 사용된다.The fluorine gas generating apparatus 100 generates fluorine gas by electrolysis and supplies the generated fluorine gas to the external device 4. [ As the external device 4, it is a semiconductor manufacturing apparatus, for example. In that case, fluorine gas is used as a cleaning gas in the manufacturing process of a semiconductor, for example.

불소 가스 생성 장치(100)는, 전기 분해에 의해 불소 가스를 생성하는 전해조(1)와, 전해조(1)로부터 생성된 불소 가스를 외부 장치(4)로 공급하는 불소 가스 공급 계통(2)과, 불소 가스의 생성에 수반하여 생성된 부생 가스를 처리하는 부생 가스 처리 계통(3)을 구비한다.The fluorine gas generating apparatus 100 includes an electrolytic bath 1 for generating fluorine gas by electrolysis, a fluorine gas supply system 2 for supplying the fluorine gas generated from the electrolytic bath 1 to the external device 4, , And a by-product gas treatment system (3) for treating by-product gas generated by the generation of fluorine gas.

먼저, 전해조(1)에 대해 설명한다.First, the electrolytic cell 1 is demonstrated.

전해조(1)에는, 불화수소(HF)를 포함하는 용융염이 저류된다. 본 실시형태에서는, 용융염으로서, 불화수소와 불화칼륨(KF)의 혼합물(KF·2HF)이 사용된다.In the electrolytic bath 1, a molten salt containing hydrogen fluoride (HF) is stored. In this embodiment, as a molten salt, the mixture (KF * 2HF) of hydrogen fluoride and potassium fluoride (KF) is used.

전해조(1)의 내부는, 용융염 중에 침지된 구획벽(6)에 의해 양극실(11)과 음극실(12)로 구획된다. 양극실(11) 및 음극실(12)의 용융염 중에는, 각각 양극(7) 및 음극(8)이 침지된다. 양극(7)과 음극(8) 사이에 전원(9)으로부터 전류가 공급됨으로써, 양극(7)에서는 불소 가스(F2)를 주성분으로 하는 주생 가스가 생성되고, 음극(8)에서는 수소 가스(H2)를 주성분으로 하는 부생 가스가 생성된다. 양극(7)에는 탄소 전극이 사용되고, 음극(8)에는 연철, 모넬, 또는 니켈이 사용된다.The interior of the electrolytic cell 1 is partitioned into the anode chamber 11 and the cathode chamber 12 by the partition wall 6 immersed in molten salt. In the molten salt of the anode chamber 11 and the cathode chamber 12, the anode 7 and the cathode 8 are immersed, respectively. An electric current is supplied from the power source 9 between the anode 7 and the cathode 8 to generate a liquefied gas mainly composed of fluorine gas F 2 in the anode 7 and hydrogen gas H 2 ) as the main component. A carbon electrode is used for the anode 7, and soft iron, monel, or nickel is used for the cathode 8.

전해조(1) 내의 용융염 액면 상에는, 양극(7)에서 생성된 불소 가스가 유도되는 제1 기실(11a)과, 음극(8)에서 생성된 수소 가스가 유도되는 제2 기실(12a)이 서로의 가스가 왕래 불가능하도록 구획벽(6)에 의해 구획된다. 이와 같이, 제1 기실(11a)과 제2 기실(12a)은, 불소 가스와 수소 가스의 혼촉(混觸)에 의한 반응을 막기 위해, 구획벽(6)에 의해 완전히 분리된다. 이에 대해, 양극실(11)과 음극실(12)의 용융염은, 구획벽(6)에 의해 분리되지 않고 구획벽(6)의 하방을 통해 연통되어 있다.On the molten salt liquid surface in the electrolytic cell 1, the first gas chamber 11a from which the fluorine gas generated at the anode 7 is guided and the second gas chamber 12a from which the hydrogen gas generated from the cathode 8 are guided are mutually different. Of gas is partitioned by the partition wall 6 so that it is impossible to come and go. Thus, the 1st gas chamber 11a and the 2nd gas chamber 12a are completely isolate | separated by the partition wall 6, in order to prevent reaction by the contact of fluorine gas and hydrogen gas. In contrast, the molten salt of the anode chamber 11 and the cathode chamber 12 is communicated through the partition wall 6 without being separated by the partition wall 6.

KF·2HF의 융점은 71.7℃이기 때문에, 용융염의 온도는 90∼100℃로 조절된다. 전해조(1)의 양극(7) 및 음극(8)으로부터 생성된 불소 가스 및 수소 가스의 각각에는, 용융염으로부터 불화수소가 증기압분만큼 기화하여 혼입된다. 이와 같이, 양극(7)에서 생성되어 제1 기실(11a)로 유도되는 불소 가스 및 음극(8)에서 생성되어 제2 기실(12a)로 유도되는 수소 가스의 각각에는, 불화수소 가스가 포함되어 있다.Since the melting point of KF · 2HF is 71.7 ° C, the temperature of the molten salt is adjusted to 90-100 ° C. In each of the fluorine gas and the hydrogen gas generated from the anode 7 and the cathode 8 of the electrolytic cell 1, hydrogen fluoride is vaporized and mixed into the vapor pressure from the molten salt. As described above, the fluorine gas generated in the anode 7 and guided to the first chamber 11a and the hydrogen gas generated in the cathode 8 and guided to the second chamber 12a contain hydrogen fluoride gas have.

전해조(1)에는, 제1 기실(11a)의 압력을 검출하는 제1 압력계(13)와, 제2 기실(12a)의 압력을 검출하는 제2 압력계(14)가 설치된다. 제1 압력계(13) 및 제2 압력계(14)의 검출 결과는 컨트롤러(10a, 10b)에 출력된다.The electrolytic cell 1 is provided with the 1st pressure gauge 13 which detects the pressure of the 1st gas chamber 11a, and the 2nd pressure gauge 14 which detects the pressure of the 2nd gas chamber 12a. The detection results of the first pressure gauge 13 and the second pressure gauge 14 are output to the controllers 10a and 10b.

다음으로, 불소 가스 공급 계통(2)에 대해 설명한다.Next, the fluorine gas supply system 2 is demonstrated.

제1 기실(11a)에는, 불소 가스를 외부 장치(4)로 공급하기 위한 제1 메인 통로(15)가 접속된다.In the first chamber 11a, a first main passage 15 for supplying fluorine gas to the external device 4 is connected.

제1 메인 통로(15)에는, 제1 기실(11a)로부터 불소 가스를 도출하여 반송하는 제1 펌프(17)가 설치된다. 제1 펌프(17)에는, 벨로스 펌프나 다이어프램 펌프 등의 용적형 펌프가 사용된다. 제1 메인 통로(15)에는, 제1 펌프(17)의 토출측과 흡입측을 접속하는 제1 환류 통로(18)가 접속된다. 제1 환류 통로(18)에는, 제1 펌프(17)로부터 토출된 불소 가스를 제1 펌프(17)의 흡입측으로 되돌리기 위한 제1 압력 조정 밸브(19)가 설치된다.The first main passage 15 is provided with a first pump 17 for extracting and conveying fluorine gas from the first chamber 11a. As the first pump 17, a volumetric pump such as a bellows pump or a diaphragm pump is used. The first main passage 15 is connected to a first reflux passage 18 connecting the discharge side and the suction side of the first pump 17. The first reflux passage 18 is provided with a first pressure regulating valve 19 for returning the fluorine gas discharged from the first pump 17 to the suction side of the first pump 17.

제1 압력 조정 밸브(19)는, 컨트롤러(10a)로부터 출력되는 신호에 의해 개도(開度)가 제어된다. 구체적으로는, 컨트롤러(10a)는, 제1 압력계(13)의 검출 결과에 기초하여, 제1 기실(11a)의 압력이 미리 정해진 설정값이 되도록, 제1 압력 조정 밸브(19)의 개도를 제어한다.The opening degree of the 1st pressure regulation valve 19 is controlled by the signal output from the controller 10a. Specifically, the controller 10a adjusts the opening degree of the first pressure regulating valve 19 so that the pressure in the first gas chamber 11a becomes a predetermined set value based on the detection result of the first pressure gauge 13. To control.

또한, 도 1에서는, 제1 환류 통로(18)의 하류단은, 제1 메인 통로(15)에 있어서의 제1 펌프(17) 근방에 접속되어 있지만, 제1 환류 통로(18)의 하류단을 제1 기실(11a)에 접속하도록 해도 된다. 즉, 제1 펌프(17)로부터 토출된 불소 가스를 제1 기실(11a) 내로 되돌리도록 해도 된다.In addition, although the downstream end of the 1st reflux path 18 is connected in the vicinity of the 1st pump 17 in the 1st main path 15 in FIG. 1, it is a downstream end of the 1st reflux path 18. In FIG. May be connected to the first gas chamber 11a. In other words, the fluorine gas discharged from the first pump 17 may be returned into the first gas chamber 11a.

제1 메인 통로(15)에 있어서의 제1 펌프(17)의 상류에는, 주생 가스에 혼입된 불화수소 가스를 포집하여 불소 가스를 정제하는 정제 장치(16)가 설치된다. 정제 장치(16)는 불소 가스가 통과하는 카트리지(16a)를 구비하고, 카트리지(16a)에는 불화수소를 흡착하는 흡착제가 수용된다. 흡착제에는, 불화나트륨(NaF)으로 이루어지는 다수의 다공질 비즈가 사용된다. 불화나트륨은, 흡착 능력이 온도에 따라 변화하기 때문에, 카트리지(16a)의 주위에는, 카트리지(16a) 내의 온도를 조정하기 위한 히터(16b)가 설치된다. 이와 같이, 정제 장치(16)는 제1 펌프(17)의 상류에 설치되어 있기 때문에, 제1 펌프(17)에는 불화수소 가스가 제거된 불소 가스가 유도된다. 또한, 정제 장치(16)로서, 불소와 불화수소의 비점의 차이를 이용하여, 불소 가스로부터 불화수소 가스를 분리하여 제거하는 심랭(深冷) 정제 장치를 사용하도록 해도 된다.A refiner 16 is provided upstream of the first pump 17 in the first main passage 15 for trapping hydrogen fluoride gas mixed in the liquefied gas and purifying the fluorine gas. The purification device 16 includes a cartridge 16a through which fluorine gas passes, and the cartridge 16a contains an adsorbent for adsorbing hydrogen fluoride. As the adsorbent, many porous beads made of sodium fluoride (NaF) are used. Since sodium fluoride changes adsorption capacity with temperature, the heater 16b for adjusting the temperature in the cartridge 16a is provided around the cartridge 16a. Thus, since the refiner | purifier 16 is provided upstream of the 1st pump 17, the fluorine gas from which hydrogen fluoride gas was removed is guide | induced to the 1st pump 17. As shown in FIG. As the refining device 16, a deep cooling refiner which separates and removes the hydrogen fluoride gas from the fluorine gas may be used by using the difference between the boiling points of fluorine and hydrogen fluoride.

제1 메인 통로(15)에 있어서의 제1 펌프(17)의 하류에는, 제1 펌프(17)에 의해 반송된 불소 가스를 저류하기 위한 제1 버퍼 탱크(21)가 설치된다. 제1 버퍼 탱크(21)에 저류된 불소 가스는 외부 장치(4)로 공급된다. 제1 버퍼 탱크(21)의 하류에는, 외부 장치(4)로 공급되는 불소 가스의 유량을 검출하는 유량계(26)가 설치된다. 유량계(26)의 검출 결과는 컨트롤러(10c)에 출력된다. 컨트롤러(10c)는, 유량계(26)의 검출 결과에 기초하여, 전원(9)으로부터 양극(7)과 음극(8) 사이에 공급되는 전류값을 제어한다. 구체적으로는, 제1 버퍼 탱크(21)로부터 외부 장치(4)로 공급된 불소 가스량이 제1 버퍼 탱크(21)에 보충되도록, 양극(7)에서의 불소 가스의 생성량을 제어한다.A first buffer tank 21 for storing the fluorine gas carried by the first pump 17 is provided downstream of the first pump 17 in the first main passage 15. The fluorine gas stored in the first buffer tank 21 is supplied to the external device 4. Downstream of the first buffer tank 21, a flow meter 26 for detecting the flow rate of fluorine gas supplied to the external device 4 is provided. The detection result of the flowmeter 26 is output to the controller 10c. The controller 10c controls the current value supplied from the power supply 9 between the positive electrode 7 and the negative electrode 8 based on the detection result of the flowmeter 26. Specifically, the amount of generation of fluorine gas at the anode 7 is controlled so that the amount of fluorine gas supplied from the first buffer tank 21 to the external device 4 is replenished to the first buffer tank 21.

이와 같이, 양극(7)에서의 불소 가스의 생성량은, 외부 장치(4)로 공급된 불소 가스량을 보충하도록 제어되기 때문에, 제1 버퍼 탱크(21)의 내부 압력은 대기압보다 높은 압력으로 유지된다. 이에 대해, 불소 가스가 사용되는 외부 장치(4)측은 대기압이기 때문에, 외부 장치(4)에 설치되는 밸브를 밸브 개방하면, 제1 버퍼 탱크(21)와 외부 장치(4) 사이의 압력차에 의해, 제1 버퍼 탱크(21)로부터 외부 장치(4)로 불소 가스가 공급되게 된다.In this way, since the amount of fluorine gas generated at the anode 7 is controlled to supplement the amount of fluorine gas supplied to the external device 4, the internal pressure of the first buffer tank 21 is maintained at a pressure higher than atmospheric pressure. . On the other hand, since the side of the external device 4 in which fluorine gas is used is atmospheric pressure, when the valve installed in the external device 4 is opened, the pressure difference between the first buffer tank 21 and the external device 4 is reduced. As a result, the fluorine gas is supplied from the first buffer tank 21 to the external device 4.

제1 버퍼 탱크(21)에는 분기 통로(22)가 접속되고, 분기 통로(22)에는 제1 버퍼 탱크(21)의 내부 압력을 제어하는 압력 조정 밸브(23)가 설치된다. 또한, 제1 버퍼 탱크(21)에는, 내부 압력을 검출하는 압력계(24)가 설치된다. 압력계(24)의 검출 결과는 컨트롤러(10d)에 출력된다. 컨트롤러(10d)는, 제1 버퍼 탱크(21)의 내부 압력이 미리 정해진 설정값, 구체적으로는 0.9MPa를 초과한 경우에는 압력 조정 밸브(23)를 밸브 개방하고, 제1 버퍼 탱크(21) 내의 불소 가스를 배출한다. 이와 같이, 압력 조정 밸브(23)는, 제1 버퍼 탱크(21)의 내부 압력이 소정 압력을 초과하지 않도록 제어한다.A branch passage 22 is connected to the first buffer tank 21, and a pressure regulating valve 23 for controlling the internal pressure of the first buffer tank 21 is provided in the branch passage 22. In addition, the first buffer tank 21 is provided with a pressure gauge 24 for detecting the internal pressure. The detection result of the pressure gauge 24 is output to the controller 10d. When the internal pressure of the first buffer tank 21 exceeds a predetermined set value, specifically, 0.9 MPa, the controller 10d opens the pressure regulating valve 23 to open the first buffer tank 21. The fluorine gas inside is discharged. In this way, the pressure regulating valve 23 controls the internal pressure of the first buffer tank 21 not to exceed a predetermined pressure.

분기 통로(22)에 있어서의 압력 조정 밸브(23)의 하류에는, 제1 버퍼 탱크(21)로부터 배출된 불소 가스를 저류하기 위한 제2 버퍼 탱크(50)가 설치된다. 즉, 제1 버퍼 탱크(21)의 내부 압력이 소정 압력을 초과한 경우에는, 압력 조정 밸브(23)를 통해 제1 버퍼 탱크(21) 내의 불소 가스가 배출되고, 그 배출된 불소 가스가 제2 버퍼 탱크(50)로 유도된다. 제2 버퍼 탱크(50)는, 제1 버퍼 탱크(21)와 비교하여 용적이 작다. 분기 통로(22)에 있어서의 제2 버퍼 탱크(50)의 하류에는, 제2 버퍼 탱크(50)의 내부 압력을 제어하는 압력 조정 밸브(51)가 설치된다. 또한, 제2 버퍼 탱크(50)에는, 내부 압력을 검출하는 압력계(52)가 설치된다. 압력계(52)의 검출 결과는 컨트롤러(10f)에 출력된다. 컨트롤러(10f)는, 제2 버퍼 탱크(50)의 내부 압력이 미리 정해진 설정값이 되도록 압력 조정 밸브(51)의 개도를 제어한다. 제2 버퍼 탱크(50)로부터 압력 조정 밸브(51)를 통해 배출된 불소 가스는, 무해화되어 방출된다. 이와 같이, 압력 조정 밸브(51)는, 제2 버퍼 탱크(50)의 내부 압력이 설정값이 되도록 제어한다. 제2 버퍼 탱크(50)에는, 후술하는 캐리어 가스 공급 통로(46)가 접속된다.A second buffer tank 50 for storing fluorine gas discharged from the first buffer tank 21 is provided downstream of the pressure regulating valve 23 in the branch passage 22. That is, when the internal pressure of the first buffer tank 21 exceeds the predetermined pressure, the fluorine gas in the first buffer tank 21 is discharged through the pressure regulating valve 23, and the discharged fluorine gas is discharged. It is led to two buffer tanks 50. The second buffer tank 50 is smaller in volume than the first buffer tank 21. A pressure regulating valve 51 for controlling the internal pressure of the second buffer tank 50 is provided downstream of the second buffer tank 50 in the branch passage 22. In addition, the second buffer tank 50 is provided with a pressure gauge 52 for detecting the internal pressure. The detection result of the pressure gauge 52 is output to the controller 10f. The controller 10f controls the opening degree of the pressure regulating valve 51 so that the internal pressure of the second buffer tank 50 becomes a predetermined set value. Fluorine gas discharged from the second buffer tank 50 via the pressure regulating valve 51 is detoxified and discharged. In this way, the pressure regulating valve 51 controls the internal pressure of the second buffer tank 50 to be a set value. The carrier gas supply passage 46 described later is connected to the second buffer tank 50.

다음으로, 부생 가스 처리 계통(3)에 대해 설명한다.Next, the by-product gas processing system 3 is demonstrated.

제2 기실(12a)에는, 수소 가스를 외부로 배출하기 위한 제2 메인 통로(30)가 접속된다.In the second chamber 12a, a second main passage 30 for discharging hydrogen gas to the outside is connected.

제2 메인 통로(30)에는, 제2 기실(12a)로부터 수소 가스를 도출하여 반송하는 제2 펌프(31)가 설치된다. 또한, 제2 메인 통로(30)에는, 제2 펌프(31)의 토출측과 흡입측을 접속하는 제2 환류 통로(32)가 접속된다. 제2 환류 통로(32)에는, 제2 펌프(31)로부터 토출된 수소 가스를 제2 펌프(31)의 흡입측으로 되돌리기 위한 제2 압력 조정 밸브(33)가 설치된다.The second main passage 30 is provided with a second pump 31 which draws hydrogen gas from the second chamber 12a and conveys it. In addition, a second reflux passage 32 connecting the discharge side and the suction side of the second pump 31 is connected to the second main passage 30. The second reflux passage 32 is provided with a second pressure regulating valve 33 for returning the hydrogen gas discharged from the second pump 31 to the suction side of the second pump 31.

제2 압력 조정 밸브(33)는, 컨트롤러(10b)로부터 출력되는 신호에 의해 개도가 제어된다. 구체적으로는, 컨트롤러(10b)는, 제2 압력계(14)의 검출 결과에 기초하여, 제2 기실(12a)의 압력이 미리 정해진 설정값이 되도록, 제2 압력 조정 밸브(33)의 개도를 제어한다.The opening degree of the 2nd pressure regulation valve 33 is controlled by the signal output from the controller 10b. Specifically, the controller 10b adjusts the opening degree of the second pressure regulating valve 33 so that the pressure in the second gas chamber 12a becomes a predetermined set value based on the detection result of the second pressure gauge 14. To control.

이와 같이, 제1 기실(11a) 및 제2 기실(12a)의 압력은, 각각 제1 압력 조정 밸브(19) 및 제2 압력 조정 밸브(33)에 의해 미리 정해진 설정값이 되도록 제어된다. 제1 기실(11a) 및 제2 기실(12a)의 설정 압력은, 제1 기실(11a)의 용융염의 액면과 제2 기실(12a)의 용융염의 액면의 액면차가 발생하지 않도록, 동등한 압력으로 제어하는 것이 바람직하다.Thus, the pressure of the 1st gas chamber 11a and the 2nd gas chamber 12a is controlled so that it may become predetermined value by the 1st pressure regulation valve 19 and the 2nd pressure regulation valve 33, respectively. The set pressure of the 1st chamber 11a and the 2nd chamber 12a is controlled by the equal pressure so that the liquid level difference of the liquid level of the molten salt of the 1st chamber 11a and the liquid level of the molten salt of the 2nd chamber 12a may not generate | occur | produce. It is desirable to.

제2 메인 통로(30)에 있어서의 제2 펌프(31)의 하류에는 제해부(34)가 설치되고, 제2 펌프(31)에서 반송된 수소 가스는 제해부(34)에서 무해화되어 방출된다.A decontamination section 34 is provided downstream of the second pump 31 in the second main passage 30, and the hydrogen gas conveyed from the second pump 31 is detoxified by the decontamination section 34 and discharged. do.

불소 가스 생성 장치(100)는, 전해조(1)의 용융염 중에 불소 가스의 원료인 불화수소를 공급하는 원료 공급 계통(5)도 구비한다. 원료 공급 계통(5)에 대해 설명한다.The fluorine gas generating device 100 also includes a raw material supply system 5 for supplying hydrogen fluoride which is a raw material of fluorine gas in the molten salt of the electrolytic cell 1. The raw material supply system 5 is demonstrated.

전해조(1)에는, 불화수소 공급원(40)으로부터 공급되는 불화수소를 전해조(1)의 용융염 중으로 유도하는 원료 공급 통로(41)가 접속된다. 원료 공급 통로(41)에는, 불화수소의 공급 유량을 제어하기 위한 유량 제어 밸브(42)가 설치된다.The electrolytic cell 1 is connected to a raw material supply passage 41 which guides hydrogen fluoride supplied from the hydrogen fluoride supply source 40 into the molten salt of the electrolytic cell 1. The raw material supply passage 41 is provided with a flow control valve 42 for controlling the supply flow rate of hydrogen fluoride.

전원(9)에는, 양극(7)과 음극(8) 사이에 공급된 전류를 적산하는 전류 적산계(43)가 장착된다. 전류 적산계(43)에서 적산된 전류는, 컨트롤러(10e)에 출력된다. 컨트롤러(10e)는, 전류 적산계(43)로부터 입력된 신호에 기초하여, 유량 제어 밸브(42)를 개폐시켜 용융염 중으로 유도하는 불화수소의 공급 유량을 제어한다. 구체적으로는, 용융염 중에서 전기 분해된 불화수소를 보급하도록, 불화수소의 공급 유량을 제어한다. 더욱 구체적으로는, 용융염 중의 불화수소의 농도가 소정의 범위 내가 되도록 불화수소의 공급 유량을 제어한다.The power supply 9 is equipped with a current integrating meter 43 that integrates the current supplied between the anode 7 and the cathode 8. The current accumulated in the current totalizer 43 is output to the controller 10e. The controller 10e controls the supply flow rate of hydrogen fluoride guided to the molten salt by opening and closing the flow control valve 42 based on the signal input from the current integrating meter 43. Specifically, the supply flow rate of hydrogen fluoride is controlled to supply hydrogen fluoride electrolyzed in the molten salt. More specifically, the supply flow rate of hydrogen fluoride is controlled so that the concentration of hydrogen fluoride in a molten salt may be in a predetermined range.

원료 공급 통로(41)에는, 제2 버퍼 탱크(50)에 접속된 캐리어 가스 공급 통로(46)가 접속된다. 캐리어 가스 공급 통로(46)는, 제2 버퍼 탱크(50)에 저류된 캐리어 가스를 원료 공급 통로(41) 내로 유도하는 통로이다. 캐리어 가스는, 불화수소를 용융염 중으로 유도하기 위한 가스로서, 전해조(1)의 양극(7)에서 생성되어 제2 버퍼 탱크(50)에 저류된 불소 가스가 사용된다. 캐리어 가스 공급 통로(46)에는, 캐리어 가스의 공급과 차단을 전환하는 차단 밸브(47)가 설치된다.The carrier gas supply passage 46 connected to the second buffer tank 50 is connected to the raw material supply passage 41. The carrier gas supply passage 46 is a passage that guides the carrier gas stored in the second buffer tank 50 into the raw material supply passage 41. The carrier gas is a gas for guiding hydrogen fluoride into the molten salt. Fluorine gas generated at the anode 7 of the electrolytic cell 1 and stored in the second buffer tank 50 is used. The carrier gas supply passage 46 is provided with a shutoff valve 47 for switching supply and interruption of the carrier gas.

불소 가스 생성 장치(100)의 운전시에는, 차단 밸브(47)는 원칙적으로 열린 상태이며, 캐리어 가스는 캐리어 가스 공급 통로(46)를 통해 원료 공급 통로(41) 중에 공급된다. 여기서, 캐리어 가스가 전해조(1)의 음극실(12)의 용융염 중에 공급되는 경우에는, 캐리어 가스의 불소 가스와 음극(8)에서 생성되는 수소 가스가 반응해 버린다. 따라서, 원료 공급 통로(41)는, 캐리어 가스의 불소 가스와 전해조(1)에서 생성되는 수소 가스가 혼촉하지 않도록, 양극실(11)의 용융염 중으로 불화수소를 유도하도록 전해조(1)에 접속된다. 양극실(11)의 용융염 중으로 유도된 캐리어 가스로서의 불소 가스는, 용융염 중에는 대부분 녹지 않고, 제1 기실(11a)로부터 다시 제1 메인 통로(15)로 유도된다.In operation of the fluorine gas generating device 100, the shutoff valve 47 is in an open state in principle, and the carrier gas is supplied into the raw material supply passage 41 through the carrier gas supply passage 46. Here, when a carrier gas is supplied in the molten salt of the cathode chamber 12 of the electrolytic cell 1, the fluorine gas of the carrier gas and the hydrogen gas produced | generated by the cathode 8 will react. Therefore, the raw material supply passage 41 is connected to the electrolytic cell 1 so as to guide hydrogen fluoride into the molten salt of the anode chamber 11 so that the fluorine gas of the carrier gas and the hydrogen gas generated in the electrolytic cell 1 do not come into contact with each other. do. Fluorine gas as a carrier gas guided into the molten salt of the anode chamber 11 is not dissolved in most of the molten salt, and is guided from the first gas chamber 11a to the first main passage 15 again.

이와 같이, 전해조(1)의 용융염 중에는 불소 가스가 공급되기 때문에, 그 불소 가스에 의해 전해조(1)의 용융염 액면 레벨이 밀려 올라갈 우려가 있다. 그래서, 전해조(1)에 액면 레벨을 검출하는 액면계를 설치한 후에, 전해조(1)의 용융염 액면 레벨에 변동 가능폭을 설정하고, 용융염 액면 레벨이 변동 가능폭 내에 들어가도록, 차단 밸브(47)를 개폐 제어하도록 해도 된다. 즉, 전해조(1)의 용융염 액면 레벨이 변동 가능폭의 상한에 도달한 경우에는, 차단 밸브(47)를 밸브 폐쇄하도록 해도 된다. 또한, 차단 밸브(47) 대신에, 캐리어 가스의 유량을 제어 가능한 유량 제어 밸브를 설치하여, 전해조(1)의 액면 레벨에 따라 유량 제어 밸브의 개도를 제어하도록 해도 된다.Thus, since fluorine gas is supplied in the molten salt of the electrolytic cell 1, the molten salt liquid level of the electrolytic cell 1 may be pushed up by the fluorine gas. Therefore, after installing the liquid level gauge which detects the liquid level in the electrolytic cell 1, a variable valve width is set to the molten salt liquid level of the electrolytic cell 1, and a shutoff valve ( 47) may be controlled to open and close. That is, when the molten salt liquid level of the electrolytic cell 1 reaches the upper limit of the variable width, the shutoff valve 47 may be closed. Instead of the shutoff valve 47, a flow control valve capable of controlling the flow rate of the carrier gas may be provided to control the opening degree of the flow control valve in accordance with the liquid level of the electrolytic cell 1.

다음으로, 이상과 같이 구성되는 불소 가스 생성 장치(100)의 동작에 대해 설명한다.Next, operation | movement of the fluorine gas production | generation apparatus 100 comprised as mentioned above is demonstrated.

외부 장치(4)에서 사용되는 불소 가스의 유량은, 제1 버퍼 탱크(21)와 외부 장치(4) 사이에 설치되는 유량계(26)에 의해 검출된다. 그 유량계(26)의 검출 결과에 기초하여, 양극(7)과 음극(8) 사이에 인가되는 전압이 제어되고, 양극(7)에서의 불소 가스의 생성량이 제어된다. 전기 분해됨으로써 감소한 용융염 중의 불화수소는, 불화수소 공급원(40)으로부터 보급된다.The flow rate of the fluorine gas used in the external device 4 is detected by the flowmeter 26 provided between the first buffer tank 21 and the external device 4. Based on the detection result of the flowmeter 26, the voltage applied between the anode 7 and the cathode 8 is controlled, and the amount of fluorine gas generated at the anode 7 is controlled. Hydrogen fluoride in the molten salt reduced by electrolysis is supplied from the hydrogen fluoride source 40.

이와 같이, 용융염 중의 불화수소는, 외부 장치(4)에서 사용되는 불소 가스량에 따라 보급되도록 제어되기 때문에, 통상, 용융염의 액면 레벨이 크게 변화되는 경우는 없다. 그러나, 외부 장치(4)에 있어서의 불소 가스의 사용량이 급격하게 변화된 경우나, 부생 가스 처리 계통(3)에서 수소 가스의 압력이 급격하게 변화된 경우에는, 제1 기실(11a) 및 제2 기실(12a)의 압력이 크게 변화되어, 양극실(11) 및 음극실(12)의 액면 레벨이 크게 변동된다. 양극실(11) 및 음극실(12)의 액면 레벨이 크게 변동되어, 액면 레벨이 구획벽(6)보다 하방으로 내려간 경우에는, 제1 기실(11a)과 제2 기실(12a)이 연통되어 버린다. 그 경우에는, 불소 가스와 수소 가스가 혼촉하여 반응을 일으킨다.As described above, since hydrogen fluoride in the molten salt is controlled to be supplied according to the amount of fluorine gas used in the external device 4, the liquid level of the molten salt usually does not change significantly. However, when the amount of fluorine gas used in the external device 4 changes abruptly or when the pressure of hydrogen gas changes abruptly in the by-product gas treatment system 3, the first chamber 11a and the second chamber The pressure of 12a is greatly changed, and the liquid level of the anode chamber 11 and the cathode chamber 12 is greatly varied. When the liquid level of the anode chamber 11 and the cathode chamber 12 greatly varies and the liquid level is lower than the partition wall 6, the first chamber 11a and the second chamber 12a communicate with each other. Throw it away. In that case, the fluorine gas and the hydrogen gas are in contact with each other to cause a reaction.

그래서, 양극실(11) 및 음극실(12)의 액면 레벨의 변동을 억제하기 위해, 제1 기실(11a) 및 제2 기실(12a)의 압력은, 각각 제1 압력계(13) 및 제2 압력계(14)의 검출 결과에 기초하여, 미리 정해진 설정값이 되도록 제어된다. 이와 같이, 양극실(11) 및 음극실(12)의 액면 레벨은, 제1 기실(11a) 및 제2 기실(12a)의 압력을 일정하게 유지함으로써 제어된다.Therefore, in order to suppress fluctuations in the liquid level of the anode chamber 11 and the cathode chamber 12, the pressures of the first chamber 11a and the second chamber 12a are respectively the first pressure gauge 13 and the second pressure chamber. Based on the detection result of the pressure gauge 14, it is controlled to become a predetermined setting value. Thus, the liquid level of the anode chamber 11 and the cathode chamber 12 is controlled by maintaining the pressure of the 1st gas chamber 11a and the 2nd gas chamber 12a constant.

불화수소 공급원(40)으로부터 공급되는 불화수소는, 제2 버퍼 탱크(50)로부터 캐리어 가스 공급 통로(46)를 통해 원료 공급 통로(41) 중에 공급되는 불소 가스에 의해 전해조(1)의 양극실(11)의 용융염 중으로 유도된다. 이와 같이, 불화수소는, 제2 버퍼 탱크(50)에 저류된 불소 가스에 의해 전해조(1) 내에 보급된다.The hydrogen fluoride supplied from the hydrogen fluoride supply source 40 is the anode chamber of the electrolytic cell 1 by the fluorine gas supplied from the second buffer tank 50 into the raw material supply passage 41 through the carrier gas supply passage 46. It is induced in the molten salt of (11). In this way, hydrogen fluoride is supplied into the electrolytic cell 1 by the fluorine gas stored in the second buffer tank 50.

여기서, 종래와 같이, 캐리어 가스로서 질소 가스를 사용하는 경우에 있어서, 질소 가스에 수분이 함유되어 있는 경우에는, 수분을 전해조(1) 내에 반입해 버리게 된다. 이에 대해, 캐리어 가스로서 제2 버퍼 탱크(50)의 불소 가스를 사용하는 경우에는, 불소 가스는 전해조(1)에서 탈수 전해된 것이기 때문에, 수분을 전해조(1) 내에 반입해 버리는 경우가 없다.Here, in the case of using nitrogen gas as a carrier gas as in the prior art, when moisture is contained in the nitrogen gas, the moisture is carried into the electrolytic cell 1. On the other hand, when using the fluorine gas of the 2nd buffer tank 50 as a carrier gas, since fluorine gas is dehydrated electrolytically in the electrolytic cell 1, moisture does not carry in in the electrolytic cell 1, either.

또한, 불화수소 공급원(40)으로부터 공급되는 불화수소에는, 무수 불화수소인 경우에도, 3000∼400ppm 정도의 수분이 포함되어 있다. 캐리어 가스로서 제2 버퍼 탱크(50)의 불소 가스를 사용하는 경우에는, 불소 가스가 불화수소 중의 수분과 반응하여, 불화수소, 산소, 및 2불화산소(OF2)가 생성된다. 이와 같이, 캐리어 가스로서 불소 가스를 사용하는 경우에는, 불화수소 중의 수분을 탈수하는 효과도 있다.The hydrogen fluoride supplied from the hydrogen fluoride supply source 40 contains about 3000 to 400 ppm of water even in the case of anhydrous hydrogen fluoride. If using fluorine gas in the second buffer tank (50) as the carrier gas, fluorine gas reacts with the moisture in hydrogen fluoride, hydrogen fluoride, oxygen, and a second fluoride oxygen (OF 2) is generated. Thus, when fluorine gas is used as a carrier gas, there is also an effect of dehydrating water in hydrogen fluoride.

양극실(11)의 용융염 중으로 유도된 캐리어 가스로서의 불소 가스는, 양극(7)에서 생성된 불소 가스와 함께 제1 기실(11a)로부터 다시 제1 메인 통로(15)로 유도되고, 제1 펌프(17)에서 제1 버퍼 탱크(21)로 유도된다. 제1 버퍼 탱크(21)의 내부 압력은, 압력 조정 밸브(23)에 의해 소정 압력을 초과하지 않도록 제어되어 있고, 소정 압력을 초과한 경우에는, 제1 버퍼 탱크(21) 내의 불소 가스는, 압력 조정 밸브(23)를 통해 제2 버퍼 탱크(50)로 배출된다. 이와 같이 하여 제2 버퍼 탱크(50)로 유도된 불소 가스가 캐리어 가스로서 사용된다. 불소 가스가 제2 버퍼 탱크(50)로부터 캐리어 가스 공급 통로(46)를 통해 원료 공급 통로(41) 중에 안정적으로 공급되도록, 제2 버퍼 탱크(50)의 내부 압력은 압력 조정 밸브(51)에 의해 설정값으로 제어된다. 이 설정값은, 원료 공급 통로(41) 중의 불화수소의 압력, 및 캐리어 가스 공급 통로(46)의 배관 저항 등을 고려하여 결정된다.Fluorine gas as a carrier gas induced in the molten salt of the anode chamber 11 is led from the first gas chamber 11a back to the first main passage 15 together with the fluorine gas generated in the anode 7, and the first In the pump 17 is led to the first buffer tank 21. The internal pressure of the first buffer tank 21 is controlled so as not to exceed a predetermined pressure by the pressure regulating valve 23. When the predetermined pressure is exceeded, the fluorine gas in the first buffer tank 21 is It is discharged to the second buffer tank 50 through the pressure regulating valve 23. In this way, the fluorine gas guided to the second buffer tank 50 is used as the carrier gas. The internal pressure of the second buffer tank 50 is supplied to the pressure regulating valve 51 so that the fluorine gas is stably supplied from the second buffer tank 50 through the carrier gas supply passage 46 to the raw material supply passage 41. By setting value. This set value is determined in consideration of the pressure of hydrogen fluoride in the raw material supply passage 41, the pipe resistance of the carrier gas supply passage 46, and the like.

이상과 같이, 불소 가스 생성 장치(100)에 있어서, 캐리어 가스는, 전해조(1)의 양극(7)에서 생성된 불소 가스 중 종래에는 제1 버퍼 탱크(21)로부터 외부로 방출되고 있던 불소 가스가 사용된다. 즉, 불소 가스 생성 장치(100)는, 종래에는 제1 버퍼 탱크(21)로부터 외부로 방출되고 있던 불소 가스를 제2 버퍼 탱크(50)에서 저류하고, 그 저류한 불소 가스를 캐리어 가스로서 사용하는 것이다. 그리고, 캐리어 가스로서 사용된 불소 가스는, 전해조(1)의 제1 기실(11a)로부터 다시 제1 메인 통로(15)로 유도되어, 불소 가스 생성 장치(100) 내를 순환한다.As described above, in the fluorine gas generator 100, the carrier gas is conventionally discharged from the first buffer tank 21 to the outside of the fluorine gas generated at the anode 7 of the electrolytic cell 1. Is used. That is, the fluorine gas generating device 100 stores the fluorine gas discharged from the first buffer tank 21 to the outside in the second buffer tank 50, and uses the stored fluorine gas as a carrier gas. It is. The fluorine gas used as the carrier gas is led to the first main passage 15 from the first gas chamber 11a of the electrolytic cell 1 and circulates in the fluorine gas generating device 100.

이상의 제1 실시형태에 의하면, 이하에 나타내는 작용 효과를 발휘한다.According to the above 1st Embodiment, the effect shown below is exhibited.

불소 가스 생성 장치(100)에서는, 캐리어 가스로서, 전해조(1)의 양극(7)에서 생성되는 불소 가스가 사용되기 때문에, 종래와 같이 캐리어 가스로서 전용의 공급원을 설치할 필요가 없어 설비를 간편하게 구성할 수 있고, 또한, 캐리어 가스로서, 종래에는 제1 버퍼 탱크(21)로부터 외부로 방출되고 있던 불소 가스가 사용되기 때문에, 러닝 코스트도 저감할 수 있다.In the fluorine gas generating device 100, since the fluorine gas generated by the anode 7 of the electrolytic cell 1 is used as the carrier gas, there is no need to provide a dedicated supply source as the carrier gas as in the prior art, so that the equipment is simply configured. In addition, since the fluorine gas discharged | emitted from the 1st buffer tank 21 to the exterior is used as a carrier gas conventionally, running cost can also be reduced.

이하에, 상기 제1 실시형태의 다른 형태에 대해 설명한다.Below, the other aspect of the said 1st Embodiment is demonstrated.

이상의 제1 실시형태는, 캐리어 가스로서 제2 버퍼 탱크(50)에 저류된 불소 가스를 사용하는 것이다. 그러나, 캐리어 가스로서, 제1 버퍼 탱크(21)에 저류된 불소 가스를 사용하도록 해도 된다. 그 경우에는, 캐리어 가스 공급 통로(46)는, 제1 버퍼 탱크(21)와 원료 공급 통로(41)를 접속하도록 구성된다. 단, 이와 같이 구성한 경우, 제1 버퍼 탱크(21)의 압력이 변동되기 쉬워져, 외부 장치(4)로 공급되는 불소 가스의 압력이 변동될 우려가 있다. 따라서, 상기 제1 실시형태와 같이, 제2 버퍼 탱크(50)에 저류된 불소 가스를 캐리어 가스로서 사용하는 편이 바람직하다.In the first embodiment described above, the fluorine gas stored in the second buffer tank 50 is used as the carrier gas. However, the fluorine gas stored in the first buffer tank 21 may be used as the carrier gas. In that case, the carrier gas supply passage 46 is configured to connect the first buffer tank 21 and the raw material supply passage 41. However, when comprised in this way, the pressure of the 1st buffer tank 21 may change easily, and there exists a possibility that the pressure of the fluorine gas supplied to the external apparatus 4 may fluctuate. Therefore, as in the first embodiment, it is preferable to use the fluorine gas stored in the second buffer tank 50 as the carrier gas.

(제2 실시형태)(Second Embodiment)

도 2를 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태에 관련된 불소 가스 생성 장치(200)에 대해 설명한다. 이하에서는, 상기 제1 실시형태와 다른 점을 중심으로 설명하고, 제1 실시형태와 동일한 구성에는, 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.With reference to FIG. 2, the fluorine gas generating apparatus 200 which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. Hereinafter, it demonstrates centering around a different point from the said 1st Embodiment, and attaches | subjects the same code | symbol to the structure similar to 1st Embodiment, and abbreviate | omits description.

불소 가스 생성 장치(200)는, 캐리어 가스로서 전해조(1)의 음극(8)에서 생성된 수소 가스가 사용되는 점에서 상기 제1 실시형태에 관련된 불소 가스 생성 장치(100)와 상이하다.The fluorine gas generator 200 differs from the fluorine gas generator 100 according to the first embodiment in that hydrogen gas generated at the cathode 8 of the electrolytic cell 1 is used as the carrier gas.

부생 가스 처리 계통(3)에 대해 설명한다.The by-product gas processing system 3 is demonstrated.

제2 메인 통로(30)에 있어서의 제2 펌프(31)의 하류에는, 전해조(1)의 음극(8)에서 생성되어 제2 펌프(31)에서 반송된 수소 가스가 저류되는 버퍼 탱크(60)가 설치된다. 제2 메인 통로(30)에 있어서의 버퍼 탱크(60)의 하류에는, 버퍼 탱크(60)의 내부 압력을 제어하는 압력 조정 밸브(61)가 설치된다. 또한, 버퍼 탱크(60)에는, 내부 압력을 검출하는 압력계(62)가 설치된다. 압력계(62)의 검출 결과는 컨트롤러(10g)에 출력된다. 컨트롤러(10g)는, 버퍼 탱크(60)의 내부 압력이 미리 정해진 설정값이 되도록 압력 조정 밸브(61)의 개도를 제어한다. 이와 같이, 압력 조정 밸브(61)는, 버퍼 탱크(60)의 내부 압력이 설정값이 되도록 제어한다.Downstream of the second pump 31 in the second main passage 30, the buffer tank 60 in which the hydrogen gas generated at the cathode 8 of the electrolytic cell 1 and conveyed by the second pump 31 is stored. ) Is installed. Downstream of the buffer tank 60 in the 2nd main passage 30, the pressure regulation valve 61 which controls the internal pressure of the buffer tank 60 is provided. In addition, the buffer tank 60 is provided with a pressure gauge 62 for detecting the internal pressure. The detection result of the pressure gauge 62 is output to the controller 10g. The controller 10g controls the opening degree of the pressure regulating valve 61 so that the internal pressure of the buffer tank 60 becomes a predetermined set value. In this way, the pressure regulating valve 61 controls the internal pressure of the buffer tank 60 to be a set value.

제2 메인 통로(30)에 있어서의 압력 조정 밸브(61)의 하류에는 제해부(34)가 설치된다. 버퍼 탱크(60)로부터 압력 조정 밸브(61)를 통해 배출된 수소 가스는, 제해부(34)에서 무해화되어 방출된다.A dismantling part 34 is provided downstream of the pressure regulating valve 61 in the second main passage 30. The hydrogen gas discharged from the buffer tank 60 via the pressure regulating valve 61 is discharged without being harmed by the decontamination section 34.

버퍼 탱크(60)에는, 하류단이 원료 공급 통로(41)에 접속된 캐리어 가스 공급 통로(46)가 접속된다. 버퍼 탱크(60)에 저류된 수소 가스는, 캐리어 가스 공급 통로(46)를 통해 원료 공급 통로(41) 내로 유도된다. 캐리어 가스 공급 통로(46)에는, 캐리어 가스의 공급과 차단을 전환하는 차단 밸브(47)가 설치된다.The carrier gas supply passage 46 whose downstream end is connected to the raw material supply passage 41 is connected to the buffer tank 60. The hydrogen gas stored in the buffer tank 60 is guided into the raw material supply passage 41 through the carrier gas supply passage 46. The carrier gas supply passage 46 is provided with a shutoff valve 47 for switching supply and interruption of the carrier gas.

불소 가스 생성 장치(200)의 운전시에는, 차단 밸브(47)는 원칙적으로 열린 상태이며, 캐리어 가스는 캐리어 가스 공급 통로(46)를 통해 원료 공급 통로(41) 중에 공급된다. 여기서, 캐리어 가스가 전해조(1)의 양극실(11)의 용융염 중에 공급되는 경우에는, 캐리어 가스의 수소 가스와 양극(7)에서 생성되는 불소 가스가 반응해 버린다. 따라서, 원료 공급 통로(41)는, 캐리어 가스의 수소 가스와 전해조(1)에서 생성되는 불소 가스가 혼촉하지 않도록, 음극실(12)의 용융염 중으로 불화수소를 유도하도록 전해조(1)에 접속된다. 음극실(12)의 용융염 중으로 유도된 캐리어 가스로서의 수소 가스는, 용융염 중에는 대부분 녹지 않고, 제2 기실(12a)로부터 다시 제2 메인 통로(30)로 유도된다.In operation of the fluorine gas generating device 200, the shutoff valve 47 is in an open state in principle, and the carrier gas is supplied into the raw material supply passage 41 through the carrier gas supply passage 46. Here, when a carrier gas is supplied in the molten salt of the anode chamber 11 of the electrolytic cell 1, the hydrogen gas of the carrier gas and the fluorine gas produced by the anode 7 will react. Therefore, the raw material supply passage 41 is connected to the electrolytic cell 1 so as to guide hydrogen fluoride into the molten salt of the cathode chamber 12 so that the hydrogen gas of the carrier gas and the fluorine gas generated in the electrolytic cell 1 do not come into contact with each other. do. Hydrogen gas as a carrier gas guided into the molten salt of the cathode chamber 12 is not dissolved in most of the molten salt, and is guided from the second gas chamber 12a to the second main passage 30 again.

이와 같이, 전해조(1)의 용융염 중에는 수소 가스가 공급되기 때문에, 그 수소 가스에 의해 전해조(1)의 용융염 액면 레벨이 밀려 올라갈 우려가 있다. 그래서, 전해조(1)에 액면 레벨을 검출하는 액면계를 설치한 후에, 전해조(1)의 용융염 액면 레벨에 변동 가능폭을 설정하고, 용융염 액면 레벨이 변동 가능폭 내에 들어가도록, 차단 밸브(47)를 개폐 제어하도록 해도 된다. 즉, 전해조(1)의 용융염 액면 레벨이 변동 가능폭의 상한에 도달한 경우에는, 차단 밸브(47)를 밸브 폐쇄하도록 해도 된다. 또한, 차단 밸브(47) 대신에, 캐리어 가스의 유량을 제어 가능한 유량 제어 밸브를 설치하여, 전해조(1)의 액면 레벨에 따라 유량 제어 밸브의 개도를 제어하도록 해도 된다.Thus, since hydrogen gas is supplied in the molten salt of the electrolytic cell 1, the molten salt liquid level of the electrolytic cell 1 may be pushed up by this hydrogen gas. Therefore, after installing the liquid level gauge which detects the liquid level in the electrolytic cell 1, a variable valve width is set to the molten salt liquid level of the electrolytic cell 1, and a shutoff valve ( 47) may be controlled to open and close. That is, when the molten salt liquid level of the electrolytic cell 1 reaches the upper limit of the variable width, the shutoff valve 47 may be closed. Instead of the shutoff valve 47, a flow control valve capable of controlling the flow rate of the carrier gas may be provided to control the opening degree of the flow control valve in accordance with the liquid level of the electrolytic cell 1.

불소 가스 공급 계통(2)에 대해서는, 불소 가스 생성 장치(200)에서는 불소 가스는 캐리어 가스로서 사용되지 않기 때문에, 상기 제1 실시형태에서 나타낸 제2 버퍼 탱크(50) 및 압력 조정 밸브(51)는 불필요하게 된다. 제1 버퍼 탱크(21)로부터 압력 조정 밸브(23)를 통해 배출된 불소 가스는, 무해화되어 방출된다.As for the fluorine gas supply system 2, since the fluorine gas is not used as the carrier gas in the fluorine gas generator 200, the second buffer tank 50 and the pressure regulating valve 51 shown in the first embodiment are described. Becomes unnecessary. The fluorine gas discharged from the first buffer tank 21 through the pressure regulating valve 23 is detoxified and discharged.

다음으로, 불소 가스 생성 장치(200)의 동작, 특히, 캐리어 가스에 대해 설명한다.Next, the operation of the fluorine gas generating device 200, in particular, the carrier gas will be described.

불화수소 공급원(40)으로부터 공급되는 불화수소는, 버퍼 탱크(60)로부터 캐리어 가스 공급 통로(46)를 통해 원료 공급 통로(41) 중에 공급되는 수소 가스에 의해 전해조(1)의 음극실(12)의 용융염 중으로 유도된다. 이와 같이, 불화수소는, 버퍼 탱크(60)에 저류된 수소 가스에 의해 전해조(1) 내에 보급된다.Hydrogen fluoride supplied from the hydrogen fluoride supply source 40 is the cathode chamber 12 of the electrolytic cell 1 by hydrogen gas supplied from the buffer tank 60 to the raw material supply passage 41 through the carrier gas supply passage 46. In the molten salt. In this way, hydrogen fluoride is replenished in the electrolytic cell 1 by the hydrogen gas stored in the buffer tank 60.

캐리어 가스로서 사용되는 수소 가스는 전해조(1)에서 탈수 전해된 것이기 때문에, 상기 제1 실시형태와 마찬가지로, 수분을 전해조(1) 내에 반입해 버리는 경우가 없다.Since the hydrogen gas used as the carrier gas is dehydrated and electrolyzed in the electrolytic cell 1, similarly to the first embodiment, moisture is not carried into the electrolytic cell 1.

음극실(12)의 용융염 중으로 유도된 캐리어 가스로서의 수소 가스는, 음극(8)에서 생성된 수소 가스와 함께 제2 기실(12a)로부터 다시 제2 메인 통로(30)로 유도되고, 제2 펌프(31)에서 버퍼 탱크(60)로 유도된다. 이와 같이 하여 버퍼 탱크(60)로 유도된 수소 가스가 캐리어 가스로서 사용된다. 수소 가스가 버퍼 탱크(60)로부터 캐리어 가스 공급 통로(46)를 통해 원료 공급 통로(41) 중에 안정적으로 공급되도록, 버퍼 탱크(60)의 내부 압력은 압력 조정 밸브(61)에 의해 설정값으로 제어된다. 이 설정값은, 원료 공급 통로(41) 중의 불화수소의 압력, 및 캐리어 가스 공급 통로(46)의 배관 저항 등을 고려하여 결정된다.Hydrogen gas as a carrier gas induced in the molten salt of the cathode chamber 12 is led from the second gas chamber 12a back to the second main passage 30 together with the hydrogen gas generated in the cathode 8, and the second Guided to the buffer tank 60 from the pump 31. In this way, the hydrogen gas guided to the buffer tank 60 is used as the carrier gas. The internal pressure of the buffer tank 60 is set to the set value by the pressure regulating valve 61 so that hydrogen gas is stably supplied from the buffer tank 60 through the carrier gas supply passage 46 to the raw material supply passage 41. Controlled. This set value is determined in consideration of the pressure of hydrogen fluoride in the raw material supply passage 41, the pipe resistance of the carrier gas supply passage 46, and the like.

이상과 같이, 불소 가스 생성 장치(200)에 있어서, 캐리어 가스는, 전해조(1)의 음극(8)에서 생성되어 종래에는 외부로 방출되고 있던 수소 가스가 사용된다. 즉, 불소 가스 생성 장치(200)는, 불화수소를 전기 분해함으로써 생성되는 부생 가스를 캐리어 가스로서 사용하는 것이다. 그리고, 캐리어 가스로서 사용된 수소 가스는, 전해조(1)의 제2 기실(12a)로부터 다시 제2 메인 통로(30)로 유도되어, 불소 가스 생성 장치(200) 내를 순환한다.As described above, in the fluorine gas generating device 200, the carrier gas is generated by the cathode 8 of the electrolytic cell 1, and hydrogen gas that has been conventionally released to the outside is used. In other words, the fluorine gas generating device 200 uses a by-product gas generated by electrolyzing hydrogen fluoride as a carrier gas. The hydrogen gas used as the carrier gas is led from the second gas chamber 12a of the electrolytic cell 1 to the second main passage 30 again and circulates in the fluorine gas generating device 200.

이상의 제2 실시형태에 의하면, 이하에 나타내는 작용 효과를 발휘한다.According to the above 2nd Embodiment, the effect shown below is exhibited.

불소 가스 생성 장치(200)에서는, 캐리어 가스로서, 전해조(1)의 음극(8)에서 생성되는 수소 가스가 사용되기 때문에, 종래와 같이 캐리어 가스로서 전용의 공급원을 설치할 필요가 없어 설비를 간편하게 구성할 수 있다. 또한, 캐리어 가스로서, 종래에는 외부로 방출되고 있던 부생 가스가 사용되기 때문에, 러닝 코스트도 저감할 수 있다.In the fluorine gas generating device 200, since the hydrogen gas generated by the cathode 8 of the electrolytic cell 1 is used as the carrier gas, there is no need to provide a dedicated supply source as the carrier gas as in the prior art, and thus the equipment is simply configured. can do. In addition, since the by-product gas conventionally discharged | emitted outside is used as a carrier gas, running cost can also be reduced.

이하에, 상기 제2 실시형태의 다른 형태에 대해 설명한다.Below, another form of the said 2nd Embodiment is demonstrated.

이상의 제2 실시형태는, 캐리어 가스로서 버퍼 탱크(60)에 저류된 수소 가스를 사용하는 것이다. 그러나, 캐리어 가스를, 제2 메인 통로(30)로부터 직접 취출하도록 해도 된다. 그 경우에는, 캐리어 가스 공급 통로(46)는, 제2 메인 통로(30)에 있어서의 제2 펌프의 하류와 원료 공급 통로(41)를 접속하고, 캐리어 가스 공급 통로(46)에 캐리어 가스의 공급 압력을 제어하는 압력 조정 밸브를 설치하도록 구성하면 된다.In the second embodiment described above, the hydrogen gas stored in the buffer tank 60 is used as the carrier gas. However, the carrier gas may be taken out directly from the second main passage 30. In that case, the carrier gas supply passage 46 connects the downstream of the second pump in the second main passage 30 and the raw material supply passage 41 to connect the carrier gas to the carrier gas supply passage 46. What is necessary is just to comprise the pressure regulating valve which controls supply pressure.

본 발명은 상기의 실시형태에 한정되지 않고, 그 기술적인 사상의 범위 내에서 다양한 변경을 행할 수 있는 것은 명백하다.This invention is not limited to said embodiment, It is clear that various changes can be made within the range of the technical idea.

예를 들어, 상기 실시형태에서는, 컨트롤러(10a∼10g)는, 따로따로 설치하도록 하였으나, 하나의 컨트롤러에서 모든 제어를 행하도록 해도 된다.For example, in the above embodiment, the controllers 10a to 10g are provided separately, but all the controls may be performed by one controller.

이상의 설명에 관하여 2009년 4월 1일을 출원일로 하는 일본 특허출원 제2009-89438호의 내용을 여기에 인용에 의해 도입한다.Regarding the above description, the content of Japanese Patent Application No. 2009-89438, which makes April 1, 2009 the filing date, is incorporated herein by reference.

본 발명은, 불소 가스를 생성하는 장치에 적용할 수 있다.The present invention can be applied to an apparatus for generating fluorine gas.

Claims (3)

용융염 중의 불화수소를 전기 분해함으로써, 불소 가스를 생성하는 불소 가스 생성 장치에 있어서,
용융염이 저류되어, 용융염에 침지된 양극에서 생성된 불소 가스를 주성분으로 하는 주생 가스가 유도되는 제1 기실(氣室)과, 용융염에 침지된 음극에서 생성된 수소 가스를 주성분으로 하는 부생 가스가 유도되는 제2 기실이 용융염 액면 상에 분리되어 구획된 전해조와,
상기 전해조에 접속되어, 용융염 중으로 불화수소를 유도하는 원료 공급 통로와,
상기 원료 공급 통로에 접속되어, 불화수소를 용융염 중으로 유도하기 위한 캐리어 가스를 상기 원료 공급 통로로 유도하는 캐리어 가스 공급 통로를 구비하고,
캐리어 가스로서, 상기 전해조의 상기 양극에서 생성되는 불소 가스 또는 상기 음극에서 생성되는 수소 가스가 사용되는 불소 가스 생성 장치.In the fluorine gas generating apparatus which produces | generates fluorine gas by electrolyzing hydrogen fluoride in a molten salt,
Molten salt is stored, and the first gas chamber which guides the main gas whose main component is the fluorine gas produced | generated by the anode immersed in the molten salt, and the hydrogen gas produced by the negative electrode immersed in the molten salt are main components. An electrolytic cell in which a second gas chamber in which a by-product gas is guided is separated and partitioned on a molten salt liquid surface,
A raw material supply passage connected to the electrolytic cell and inducing hydrogen fluoride into the molten salt;
A carrier gas supply passage, connected to the raw material supply passage, for introducing a carrier gas for guiding hydrogen fluoride into the molten salt, into the raw material supply passage,
A fluorine gas generating device in which a fluorine gas generated at the anode of the electrolytic cell or hydrogen gas generated at the cathode is used as a carrier gas. 제1항에 있어서,
상기 제1 기실에 접속되어, 상기 전해조의 상기 양극에서 생성된 불소 가스를 외부 장치로 공급하기 위한 제1 메인 통로와,
상기 제1 메인 통로에 설치되어, 불소 가스를 저류하기 위한 제1 버퍼 탱크와,
상기 제1 버퍼 탱크에 접속된 분기 통로와,
상기 분기 통로에 설치되어, 상기 제1 버퍼 탱크의 내부 압력을 제어하는 압력 조정 밸브와,
상기 압력 조정 밸브를 통해 상기 제1 버퍼 탱크로부터 배출된 불소 가스를 저류하기 위한 제2 버퍼 탱크를 구비하고,
캐리어 가스로서 불소 가스를 사용하는 경우에는, 상기 제1 버퍼 탱크 또는 상기 제2 버퍼 탱크에 저류된 불소 가스가 사용되는 불소 가스 생성 장치.The method of claim 1,
A first main passage connected to the first chamber for supplying fluorine gas generated at the anode of the electrolytic cell to an external device;
A first buffer tank installed in the first main passage for storing fluorine gas;
A branch passage connected to the first buffer tank,
A pressure regulating valve installed in the branch passage to control an internal pressure of the first buffer tank;
A second buffer tank for storing fluorine gas discharged from the first buffer tank through the pressure regulating valve,
When fluorine gas is used as a carrier gas, the fluorine gas generating apparatus which uses the fluorine gas stored in the said 1st buffer tank or the said 2nd buffer tank. 제1항에 있어서,
상기 제2 기실에 접속되어, 상기 전해조의 상기 음극에서 생성된 수소 가스가 유도되는 제2 메인 통로와,
상기 제2 메인 통로에 설치되어, 수소 가스를 저류하기 위한 버퍼 탱크를 구비하고,
캐리어 가스로서 수소 가스를 사용하는 경우에는, 상기 버퍼 탱크에 저류된 수소 가스가 사용되는 불소 가스 생성 장치.The method of claim 1,
A second main passage connected to the second chamber and inducing hydrogen gas generated at the cathode of the electrolytic cell;
It is provided in the said 2nd main passage, and is provided with the buffer tank for storing hydrogen gas,
When using hydrogen gas as a carrier gas, the hydrogen gas stored in the said buffer tank is used.
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