KR20120042868A - 불소 가스 생성 장치 - Google Patents

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KR20120042868A
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Abstract

불화 수소를 포함하는 용융염으로 이루어지는 전해욕 중에서 불화 수소를 전해하는 전해조를 구비하고, 가스의 발생에 수반하는 용융염의 미스트와, 용융염으로부터 기화된 불화 수소 가스를 전해조 상부의 배관에 접속한 환류 장치에 의해 액화 환류시킴으로써, 불화 수소 및 용융염의 미스트를 전해조로 되돌리는 것을 특징으로 하는 불소 가스 생성 장치를 제공한다.

Description

불소 가스 생성 장치{FLUORINE GAS GENERATION DEVICE}
본 발명은, 불소 가스 생성 장치에 관한 것으로, 특히 생성 가스에 수반하는 미스트에 의한 배관 폐색(閉塞)을 방지하는 것이 가능한 가스 생성 장치, 및, 가스 생성 장치의 배관 구조에 관한 것이다.
종래, 불화 수소를 포함하는 용융염으로 이루어지는 전해욕 중에서 불화 수소를 전해하는 전해조를 구비하고, 양극 측에 불소 가스를 주성분으로 하는 주생 가스를 발생시킴과 함께, 음극 측에 수소 가스를 주성분으로 하는 부생 가스를 발생시키는 불소 가스 생성 장치가 알려져 있다.
이 종류의 불소 가스 생성 장치에서는, 전해조의 양극으로부터 발생하는 불소 가스를 주성분으로 하는 주생 가스 중에, 용융염으로부터 기화된 불화 수소 가스가 혼입됨과 동시에, 용융염 자체의 미스트도 동시에 혼입되기 때문에, 장시간 사용해 가는 사이에 배관의 폐색이 생긴다.
마찬가지로, 음극으로부터 발생하는 수소 가스를 주성분으로 하는 부생 가스 중에도, 용융염으로부터 기화된 불화 수소 가스가 혼입됨과 동시에, 용융염 자체의 미스트도 혼입된다. 그 때문에, 장시간 사용해 가는 사이에 배관의 폐색이 생긴다.
또, 상기 불소 가스 생성 장치에서는, 전해조에서 생성된 불소 가스(주생 가스)는, 압력 조정 밸브를 통과시킨 후, NaF 등의 흡착제를 사용한 정제탑을 통과시켜, 불순물의 제거를 행하는 것이 일반적이다. 이때, 불소 가스 중에 포함되어 있는 미스트는, 상기 기재의 배관의 폐색 문제 이외에도, 압력 조정 밸브의 폐색이나, 정제탑의 폐색 및 흡착제의 열화를 야기할 우려가 있다.
따라서, 일정 기간마다 배관 및 압력 조정 밸브를 떼어내, 세정해야 한다. 또, 정제탑의 흡착제의 교환 작업도 많은 빈도로 행해야 한다. 그것을 위해서는 전해조의 운전을 정지하고, 배관의 치환 작업이 필요하게 된다.
특허문헌 1에는, 배관 도중에 필터를 끼워넣음으로써, 필터 상에 미스트를 트랩하는 기술이 개시되어 있는데, 이 방법에 있어서도, 일정 기간마다 필터가 막히는 경우가 있어, 필터를 정기적으로 교환하거나, 혹은 트랩한 미스트를 정기적으로 세정해야 한다.
필터의 교환 혹은 세정을 행하기 위해서는, 배관의 해체 작업이 필요하게 되고, 그것을 위해서는, 전해조의 운전을 정지하고, 배관의 치환 작업이 필요하게 된다. 따라서, 작업이 번잡해질 뿐만 아니라, 생산성의 악화를 초래한다.
또, 특허문헌 2에는, 필터의 수명을 장수명화하는 것을 목적으로 하여, 배관의 일부에 온도를 조절하는 온도 조절 기구를 설치하고, 온도 조절된 부분에서 액화된 불화 수소 가스를, 배관 도중에 끼워넣어진 필터에 접촉시킴으로써, 필터면에 퇴적된 고형물을 용해시켜, 폐색을 막아, 필터의 기능을 부활시키는 기술이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 제2005-179709호 일본 공개특허공보 제2006-111900호
특허문헌 2에 기재된 가스 발생 장치에서는, 배관의 일부에 설치된 온도 조절 기구의 하류에 필터를 설치하는 구조로 되어 있고, 온도 조절된 부분에서 액화된 불화 수소를 온도 조절 기구의 하류에 설치된 필터에 접촉시킴으로써 필터에 부착된 폐색 물질을 용해시키며, 또한, 필터의 하부에 설치된 폐액조에 필터의 막힘의 원인이 되는 폐색 물질을 잔류시키는 구성으로 되어 있다.
그러나, 필터에 부착된 폐색 물질에는, 용융염 유래의 성분이 포함되어 있어, 그대로 폐기하는 것은, 전해조의 원료의 사용 효율의 관점에서 바람직하지 않다.
특허문헌 2에 기재된 가스 발생 장치의 구성에서는, 온도 조절 기구의 하류에 필터를 설치하는 구조로 되어 있어, 전해조에서 필터까지의 경로가 길어진다. 그 때문에, 용융염 유래의 성분을 포함하는 불화 수소와 배관 등의 부재와의 접촉에 의한 불순물 농도의 증가가 우려되기 때문에, 필터에 부착된 폐색 물질을 전해조의 원료로서 재이용하는 것은 바람직하지 않다는 문제점이 있었다.
또, 필터에 부착된 폐색 물질을 잔류시키는 폐액조를 설치하는 경우, 일정 기간마다, 폐액조의 교환이나 세정 등의 작업 부하가 증가하여, 전해조의 운전을 정지해야 하는 경우가 있었다.
본 발명은, 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 전해조에 있어서 발생한 생성 가스 중의 용융염 유래의 성분, 특히 불화 수소를 전해조에 환류 재이용할 수 있는 불소 가스 생성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 예의 검토한 결과, 용융염 유래의 성분, 특히 불화 수소를 환류시키기 위한 온도 조절 기구를, 전해조의 가스의 출구 부근에 설치함으로써, 당해 배관의 폐색을 초래하는 용융염 유래의 물질을 잔류시키는 폐액조를 설치하지 않고, 용융염 유래의 성분, 특히 불화 수소를 전해조에, 효율적으로 환류 재이용할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 불화 칼륨 및 불화 수소로 이루어지는 용융염 중의 불화 수소를 전기 분해함으로써, 불소 가스를 생성하는 불소 가스 생성 장치로서, 불화 칼륨 및 불화 수소를 포함하는 용융염으로 이루어지는 전해욕 중에서 불화 수소를 전기 분해함으로써 양극 측에 불소 가스를 주성분으로 하는 주생 가스를 발생시킴과 함께, 음극 측에 수소 가스를 주성분으로 하는 부생 가스를 발생시키는 전해조와, 상기 전해조의 용융염으로부터 기화된 불화 수소 가스와, 상기 주생 가스와 상기 부생 가스의 발생에 수반하는 용융염 유래의 미스트가 혼입된 상기 주생 가스 및 상기 부생 가스를 전해조로부터 각각 유도하는 제1 배관과, 상기 제1 배관에 설치되고, 당해 제1 배관의 일부의 온도를 조절하는 열 교환 기구를 구비하고, 상기 열 교환 기구에 의해 온도 조절된 상기 제1 배관의 일부에서 액화된 불화 수소를, 환류시켜서 상기 전해조로 되돌리는 것을 특징으로 하는 불소 가스 생성 장치이다.
또, 본 발명은, 상기 제1 배관의 하부에 접속되고, 상기 액화된 불화 수소를 전해조로 되돌리기 위한 딥 관과, 상기 전해조 및 상기 제1 배관에 접속되고, 상기 전해조의 용융염으로부터 기화된 불화 수소 가스와, 상기 주생 가스와 상기 부생 가스의 발생에 수반하는 용융염 유래의 미스트가 혼입된 상기 주생 가스 및 상기 부생 가스의 각각을 유도하는 제2 배관을 구비하고, 상기 딥 관을 상기 전해조의 전해욕 중에 침지시킴으로써, 상기 전해조에서 생성된 상기 주생 가스 및 상기 부생 가스의 각각을 유도하는 통로와, 상기 액화된 불화 수소를 환류시켜서 전해조로 되돌리는 통로를 각각 설치하는 것을 특징으로 하는 불소 가스 생성 장치이다.
본 구성으로 함으로써, 전해조에서 발생한 각 생성 가스가 유도되는 통로와 당해 생성 가스 중에 포함되는 불화 수소를 환류하기 위한 통로를 별도로 할 수 있어, 당해 생성 가스의 유량이 증가한 경우에 있어서도, 정상적으로 불화 수소를 환류하는 것이 가능하게 된다.
또한, 여기서 말하는 하부란, 상기 전해조에서 발생한 당해 생성 가스를 외부로 유도하기 위한 제1 배관의 하부, 즉, 전해조의 용융염이 저류되어 있는 전해욕 측을 나타낸다.
또, 상기 제1 배관과 상기 제2 배관의 접속 부분을, 상기 제1 배관의 일부의 온도를 조절하는 열 교환 기구의 내부에 위치시킴으로써, 배관의 접속 부분에 있어서, 용융염 유래의 석출물에 의한 폐색을 저감시키는 것이 가능하게 된다.
또, 본 발명은, 상기 열 교환 기구가, 상기 전해조의 천정판 상부로부터의 거리가 200㎝ 이하의 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 불소 가스 생성 장치이다.
또한, 여기서 말하는 천정판 상부로부터 열 교환 기구까지의 거리란, 전해조의 천정판 상부에 설치된 상기 제1 배관의 가스의 출구 부분으로부터 열 교환 기구로서 사용하는 온도 조절기의 하부까지의 거리를 나타낸다.
또, 본 발명은, 상기 열 교환 기구를 구비한 상기 제1 배관에, 불화 수소를 공급하기 위한 배관을 접속하고, 상기 열 교환 기구를 구비한 상기 제1 배관의 내부에 불화 수소를 공급하는 것을 특징으로 하는 불소 가스 생성 장치이다.
상기 열 교환 기구를 구비한 상기 제1 배관 내부의 온도가 -83℃?-50℃의 범위에 있어서, 불화 수소를 0.01?0.12 당량 첨가함으로써, 전해조 중의 용융염의 돌비나 액면 변동이 없이, 효율적으로 불화 수소를 환류시키는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 의하면, 전해조의 가스의 출구 부근에 있어서, 용융염 유래의 성분, 특히 불화 수소를 액화 환류시킴으로써 전해조의 원료로서 재이용할 수 있고, 또한, 전해조로부터 발생하는 불소 가스를 주성분으로 하는 주생 가스 및 수소 가스를 주성분으로 하는 부생 가스를 유도하는 배관 및 밸브의 해체 세정 작업을 없애, 안정적이면서 연속적으로 불소 가스를 공급 가능한 불소 가스 생성 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태와 관련되는 불소 가스 생성 장치의 계통도의 일례이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태와 관련되는 불소 가스 생성 장치의 계통도의 일례이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태와 관련되는 불소 가스 생성 장치의 계통도의 다른 예이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.
<제1 실시 형태>
도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태와 관련되는 불소 가스 생성 장치(100)에 대하여 설명한다.
불소 가스 생성 장치(100)는, 전기 분해에 의해 불소 가스를 주성분으로서 함유하는 주생 가스를 생성함과 함께, 수소 가스를 주성분으로서 함유하는 부생 가스를 생성하는 장치이다.
불소 가스 생성 장치(100)는, 전기 분해에 의해 불소 가스를 생성하는 전해조(1)와, 전해조(1)로부터 생성된 주생 가스(불소 가스)를 외부로 공급하는 불소 가스 공급 계통(2)과, 불소 가스의 생성에 수반하여 생성된 부생 가스(수소 가스)를 외부로 공급하는 수소 가스 공급 계통(3)을 구비한다.
먼저, 전해조(1)에 대하여, 설명한다.
전해조(1)에는, 불화 수소(HF)를 포함하는 용융염이 저류된다. 본 실시예의 형태에서는, 용융염으로서, 불화 수소와 불화 칼륨(KF)의 혼합물(KF?2HF)이 이용된다.
전해조(1) 안은, 용융염에 침지시킨 스커트(6)에 의해 양극실(7)과 음극실(8)로 구획된다. 양극실(7) 및 음극실(8)의 각각에는, 양극(4)과 음극(5)이 침지되고, 양극(4)과 음극(5) 사이에 전원(도시 생략)으로부터 전류가 공급됨으로써, 양극(4)에서는 주생 가스로서 불소 가스(F2)가 생성되고, 음극(5)에서는 부생 가스로서 수소 가스(H2)가 생성된다. 양극(4)에는 탄소 전극이 사용되고, 음극(5)에는, 연철, 모넬, 스테인리스, 또는 니켈로 이루어지는 전극이 사용된다.
KF?2HF의 융점이 71.7℃이기 때문에, 용융염의 온도는 90?100℃로 조절된다. 전해조(1)의 양극(4) 및 음극(5)으로부터 생성된 불소 가스를 주성분으로 하는 주생 가스 및 수소 가스를 주성분으로 하는 부생 가스의 각각에는, 용융염으로부터 불화 수소가 증기압분만큼 기화되어 혼입됨과 함께, 용융염 성분인 불화 칼륨(KF)과 불화 수소(HF)의 혼합물 KF?nHF가 미스트로서 혼입된다.
이와 같이, 양극(4)에서 생성되어, 양극실(7)로 유도되는 불소 가스를 주성분으로 하는 주생 가스(이하, 간단히 「불소 가스」라고도 한다), 및, 음극(5)에서 생성되어, 음극실(8)로 유도되는 수소 가스를 주성분으로 하는 부생 가스(이하, 간단히 「수소 가스」라고도 한다)의 각각에는, 용융염으로부터 기화된 불화 수소 가스 및 용융염 유래의 미스트 성분이 포함되어 있다.
다음으로, 불소 가스 공급 계통(2)의 구성에 대하여 설명한다.
양극실(7)에는, 양극(4)에서 생성된 주생 가스를 외부로 유도하기 위한 제1 불소 가스 배관(9)이, 전해조(1)의 상부 천정판(1a)에 접속된다.
양극실(7)에 접속된 제1 불소 가스 배관(9)의 일부의 외주(外周)에는, 제1 불소 가스 배관(9)의 온도를 조절하는 열 교환 기구로서 공급하는 재킷(13)이 설치되어 있다. 제1 불소 가스 배관(9)의 재킷(13)의 하류측에는, 밸브(11)가 설치되어 있다.
열 교환 기구로서는, 배관 내부의 온도를 조절할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 온매(열매 또는 냉매)를 유통 가능한 재킷을 사용하는 방식, 외관 중에 전열관을 동심원상으로 삽입하고, 각각 유체를 흐르게 하여 열교환시키는 셸 앤드 튜브 방식(다관식 열 교환기), 펠티에 소자를 이용하는 방식 등을 들 수 있다.
재킷(13)에는, 열매를 유통시키기 위한 열매 입구 배관(15) 및 열매 출구 배관(16)이 접속되고, 재킷(13)에 열매를 유통시킴으로써, 제1 불소 가스 배관(9)의 온도 조절을 행할 수 있다. 사용하는 열매로서는, 제1 불소 가스 배관(9)의 온도 조절을 행할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
또한, 재킷(13)은, 전해조(1)의 상부 천정판(1a)으로부터 가능한 한 가까운 위치, 즉, 전해조(1)의 가스의 출구 부근에 배치하는 것이 바람직하다. 전해조(1)의 상부 천정판(1a)으로부터 재킷(13)까지의 거리가 길어지면, 재킷(13)에 덮여 있지 않은 상부 천정판(1a)으로부터 재킷(13) 사이의 배관 부분에서의 폐색이 일어나기 쉬워지기 때문에, 전해조(1)의 천정판 상부(1a)로부터 재킷(13)의 하부까지의 거리는, 0㎝ 이상, 200㎝ 이하로 하는 것이 바람직하고, 특히, 10㎝ 이상, 100㎝ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또, 재킷(13)을 설치한 제1 불소 가스 배관(9) 부분의 내부에는, 재킷(13)으로부터의 열전도를 효율적으로 행하기 위해 충전재를 충전하는 것이 바람직하다.
당해 충전재의 재질로서는, 불소 가스 및 불화 수소 가스에 대하여 내식성이 있는 것을 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 니켈, 모넬, 스테인리스, 철, 구리 등의 재료를 들 수 있다.
당해 충전재로서는, 규칙 충전재나 불규칙 충전재 등을 들 수 있고, 특별히 한정되지 않는다. 규칙 충전재로서는, 예를 들면, 구멍, 요철 등을 실시한 박판이나, 철망 형상인 것 등, 이것들을 조합한 것을 들 수 있고, 불규칙 충전재로서는, 예를 들면, 라시히링, 폴링, 텔러렛, 맥마흔 패킹, 헤리팩 등의 범용품을 들 수 있다.
또한, 여기서 말하는 규칙 충전재란, 규칙적으로 겹쳐 쌓기에 적합한 충전재를 나타내고, 불규칙 충전재란, 충전할 때에, 불규칙하고 무질서하게 어지럽게 적재되는 충전재를 나타낸다.
충전재의 배치 방법으로서, 특별히 한정되지 않고, 충전재를 랜덤으로 배치하는 것이 가능하다. 또, 충전재의 간격은, 충전재끼리 접촉하는 부분이 너무 많아져서, 가스의 흐름을 방해하는 것이 아니면, 특별히 한정되지 않고, 충전재끼리 일부 접촉되어 있거나, 수 ㎜ 정도의 간격을 가져도 된다.
예를 들면, 불규칙 충전재로서, 직경 4㎜?10㎜의 라시히링을 사용하는 경우, 충전재는 일부 접촉하고 있는 부분이나 2㎜?10㎜ 정도의 간격을 가지는 부분을 포함한다.
다음으로, 이상과 같이 구성되는 불소 가스 공급 계통(2)의 환류 공정에 대하여 설명한다.
양극(4)에서 생성된 불소 가스(주생 가스)는, 제1 불소 가스 배관(9)에 유도되고, 열매를 유통시킨 재킷(13)을 통과함으로써 냉각된다.
양극(4)에서 생성된 불소 가스(주생 가스) 중에는, 불소 가스 이외에 불화 수소 및 용융염 유래의 미스트가 포함되어 있다. 예를 들면, 전해조(1)의 원료로서 KF?2HF를 이용하여, 대기압에서 조업하는 경우, 양극실(7)로부터 유도되는 불소 가스 중에 불화 수소는 분압으로 50㎜Hg 정도 포함된다.
제1 불소 가스 배관(9)을, 외주에 설치한 재킷(13)에 의해 온도 조절하고, 제1 불소 가스 배관(9)을 통과하는 불소 가스의 온도를, 불화 수소의 증기압 이하로 냉각함으로써 불소 가스 중의 불화 수소를 액화시킨다. 제1 불소 가스 배관(9) 내의 불소 가스의 온도를, 불화 수소의 온도를 융점 이상, 비점 이하, 즉, -83℃?19℃로 하도록, 온도를 조절하는 것이 바람직하다.
제1 불소 가스 배관(9) 내의 온도는, 불화 수소의 융점(-83℃)에 가까운 편이 바람직하다. 배관(9) 내의 온도가, -83℃?-50℃의 온도 범위에 있어서는, 불화 수소를 효율적으로 액화하는 것이 가능하나, -50℃?19℃의 온도 범위에서는, 불화 수소의 증기압의 영향으로부터, 불화 수소의 액화가 생기기 어려워진다.
그 때문에, 일본 공개특허공보 제2006-111900호에 기재되어 있는 바와 같이, 전해조에서 생성된 불소 가스를 도출하는 배관[제1 불소 가스 배관(9)]의 온도 조절된 부위에, 불화 수소 공급용의 배관을 접속함으로써, 불화 수소를 상기 부위에 공급하여 불화 수소의 농도를 증가시켜, 액화되는 불화 수소의 양을 많게 하도록 해도 된다.
그러나, 첨가하는 불화 수소의 양이 너무 많으면, 전해조에서 생성된 주생 가스(F2) 중의 불화 수소 농도가 증가하여, 후단의 불화 수소의 제거 정제 공정에 부하가 걸리는 것이나, 불화 수소의 환류량이 증가하여, 전해조로 불화 수소가 되돌아갈 때에, 용융염의 돌비나 액면의 변동이 생긴다. 이 때문에, 첨가하는 불화 수소를 적절한 양으로 제어하는 것이 필요하게 된다.
즉, 첨가하는 불화 수소의 양은, 전해조에 있어서 생성된 주생 가스(F2) 중의 불화 수소 농도가 필요 이상으로 증가하지 않고, 또한, 용융염의 돌비나 액면의 변동이 일어나지 않는 정도로 하는 것이 특히 바람직하다.
불화 수소의 증기압은 온도에 의존하기 때문에, 불화 수소의 증기압을 고려하여, 제1 불소 가스 배관(9) 내의 온도에 의해, 불화 수소의 첨가량을 적절히 조정하는 것이 바람직하고, 배관(9) 내의 온도가, -50℃?19℃의 온도 범위에 있어서는, 불화 수소의 첨가량은 0.13?1.0 당량으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 적절한 불화 수소의 첨가량은, 용융염(KF?nHF) 및 불화 수소의 증기압 곡선으로부터 산출할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 제1 불소 가스 배관(9) 내의 온도가, -83℃?-50℃의 범위에 있어서는, 불화 수소를 첨가하지 않고 불화 수소를 효율적으로 액화하는 것이 가능하고, 제1 불소 가스 배관(9) 내 온도를, 불화 수소의 융점(-83℃) 부근으로 하는 것이 바람직하지만, -83℃ 부근으로 온도를 설정하는 경우, 온도 조절기(열 교환 기구)에 대한 부담이나 냉각 능력의 관점에서, 배관(9) 내의 온도를, -65℃?-50℃의 범위로 설정하고, 적절한 양의 불화 수소를 첨가하는 것이 특히 바람직하다.
제1 불소 가스 배관(9) 내의 온도가, -83℃?-50℃의 온도 범위에 있어서는, 불화 수소의 첨가량은 0.01?0.12 당량으로 하는 것이 특히 바람직하고, 불화 수소의 첨가량을 조정함으로써, 생성된 주생 가스(F2) 중의 불화 수소 농도의 증가가 적고, 또한, 용융염의 돌비나 액면의 변동 없이, 효율적으로 불화 수소를 환류시키는 것이 가능하게 된다(후술의 실시예 3, 4 및 비교예 3 참조).
또한, 전해조에 있어서의 반응식은, 2HF→F2+H2(양극:2F-→F2+2e-, 음극:2H++2e-→H2)가 되고, 여기서 불화 수소의 1당량이란, 전해에 필요한 불화 수소의 투입량을 나타내고, 불소 가스(F2) 1몰 및 수소 가스 1몰(H2)을 발생시키는데 필요한 불화 수소(HF)의 몰수를 나타낸다.
또, 불화 수소를 공급하는 배관은, 전해조 상부 천정판(1a)의 상부로부터, 재킷(13)에 의해 온도 조절된 제1 불소 가스 배관(9)의 당해 부분까지 위치하면 특별히 한정되지 않는다.
상기 서술한 불화 수소를 제1 불소 가스 배관(9)에 첨가하는 방법은, 본 발명의 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태(후술에서 설명)의 어느 것에 있어서도 적용 가능하다. 또, 마찬가지로, 불화 수소를 첨가하는 방법은, 수소 가스 공급 계통(3)의 제1 수소 가스 배관(10)에도 적용 가능하다.
액화된 불화 수소는, 자중(自重)에 의해 제1 불소 가스 배관(9)을 역류하여, 양극실(7)로 되돌아간다. 이 액화된 불화 수소가 양극실(7)로 되돌아갈 때에, 용융염 성분을 포함하는 미스트를 흡착하고, 용융염 미스트와 함께 양극실(7)로 되돌리는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 불소 가스 생성 장치는, 제1 불소 가스 배관 내에 충전재를 충전하지 않고 운전 가능하지만(후술의 실시예 1 참조), 제1 불소 가스 배관(9) 내에는, 충전재를 배치할 수도 있다(후술의 실시예 2 참조). 충전재를 배치하는 경우, 충전재의 표면에 용융염 유래의 성분이 석출되나, 액화된 불화 수소는 자중에 의해 제1 불소 수소 배관(9)을 역류하고, 충전재의 표면에 석출한 용융염 유래의 성분을 용해시켜, 용융염 유래의 성분을 양극실(7)로 되돌리는 것이 가능하게 된다.
다음으로, 수소 가스 공급 계통(3)의 구성 및 환류 공정에 대하여 설명한다.
수소 가스 공급 계통(3)에 대해서도, 불소 가스 공급 계통(2)과 동일한 형태를 취하여, 제1 수소 가스 배관(10)에 설치된 재킷(14)에, 열매 입구 배관(17) 및 열매 출구 배관(18) 사이에 유통시킨 열매에 의해 제1 수소 가스 배관(10)의 내부를 냉각하고, 제1 수소 가스 배관(10) 중의 불화 수소를 액화 환류함으로써, 배관(10) 내에 유도된 수소 가스 중의 용융염 성분을 포함하는 미스트를, 불화 수소와 함께 음극실(8)로 되돌리는 것이 가능하게 된다. 또한, 제1 수소 가스 배관(10)의 재킷(14)보다 하류측에는, 밸브(12)가 설치되어 있다.
이상의 제1 실시 형태에 의하면, 이하에 나타내는 작용 효과를 가진다.
본 발명의 제1 실시 형태에 의한 불소 가스 생성 장치에서는, 전해조에서 생성되는 주생 가스(불소 가스) 및 부생 가스(수소 가스)의 각각을 유도하는 배관에 설치되는 열 교환 기구가, 전해조의 가스의 출구 부근에 설치되어 있고, 전해조로부터 유도되는 각 가스 중에 포함되는 불화 수소를 액화 환류하는 부분이 당해 가스의 출구 부근이 된다. 그 때문에, 액화된 불화 수소에 의해, 전해조에서 발생한 용융염 유래의 성분을 당해 가스의 출구 부근에서 흡착시켜, 용융염의 원료에 매우 가까운 형태로 전해조로 되돌릴 수 있다.
또, 전해조에서 생성되는 각 가스를 유도하는 배관에 충전재를 배치함으로써, 배관 내의 열전도를 향상시켜, 배관 내부의 온도 구배를 균일하게 하여, 배관 내부의 불화 수소를 효율적으로 액화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 사용하는 충전재끼리의 간격은, 수 ㎜ 정도이고, 지금까지의 종래에 사용되어 온 체눈이 수 ㎛ 정도인 필터와 비교하여 매우 크다. 그 때문에, 체눈이 수 ㎛ 정도인 필터에 비해, 배관 내에 있어서의 가스의 압력 손실이 매우 적어, 용융염 유래의 성분의 고형물에 의한 막힘을 일으키기 어렵다는 특징을 가진다.
이상, 본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 설명하였는데, 제1 실시 형태에 있어서는, 전해조(1)에 있어서의 각 가스의 발생량을 증가시킨 경우, 발생 가스를 유도하는 각 배관 내의 가스의 선 속도가 빨라져서, 액화된 불화 수소가 자중에 의해 낙하하는 힘보다, 전해조에 있어서 발생한 가스가 상부에 유통하는 힘이 상회하여, 정상적으로 환류되지 않는 경우가 있다.
그래서, 본 발명자들은, 불소 가스 생성 장치로부터 발생한 용융염 유래의 성분, 특히 불화 수소를 환류시키는 방법에 대하여, 예의 검토한 결과, 더욱 효율적으로 환류를 행하는 배관 구조를 발견하였다.
이하에, 그 배관 구조에 대하여, 제2 실시 형태로서 설명한다.
<제2 실시 형태>
다음으로, 도 2를 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태와 관련되는 불소 가스 생성 장치(200)에 대하여 설명한다. 이하에서는, 상기 제1 실시 형태와 다른 점을 중심으로 설명하고, 제1 실시 형태와 동일한 구성에는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
이하, 제2 실시 형태에서는, 상기 제1 실시 형태와 다른 불소 가스 공급 계통(2) 및 수소 가스 공급 계통(3)의 구성에 대하여 설명한다.
양극실(7)에는, 양극(4)에서 생성된 주생 가스를 유도하기 위한 제2 불소 가스 배관(19)이, 전해조(1)의 상부 천정판(1a)에 접속되어 있다. 또한, 제2 불소 가스 배관(19)은, 하류에서, 제1 불소 가스 배관(9)과 접속된다.
제1 불소 가스 배관(9)의 하부에는, 딥 관(20)이 접속되고, 또한, 딥 관(20)은 양극실(7)을 통과하여, 전해조(1) 내의 용융염에 침지된다.
딥 관(20)을 침지시키는 침지 길이에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 딥 관(20)의 재질로서는, Ni, 모넬 등의 내식성 재료가 바람직하다. 또 철, 스테인리스 등을 사용하는 경우에는, 딥 관(20)의 외주에 PTFE 등의 내식 재료로 보호하는 것이 바람직하다.
제2 불소 가스 배관(19)과 제1 불소 가스 배관(9)의 접속 부분의 하류에는, 제1 불소 가스 배관(9)의 온도 조절을 행하는 재킷(13)이 설치된다.
제1 실시 형태와 마찬가지로, 온도 조절을 행하는 재킷(13)은 전해조(1)의 상부 천정판(1a)에 가능한 한 가까운 위치로 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 이상과 같이 구성되는 불소 가스 공급계(2)의 환류 공정에 대하여 설명한다.
양극(4)에서 생성되고, 용융염으로부터 기화된 불화 수소 가스 및 용융염 미스트 등의 용융염 유래의 성분을 포함한 주생 가스(불소 가스)는, 제2 불소 가스 배관(19)에 유도되고, 직접 제1 불소 가스 배관(9)에는 유도되지 않는다. 또한, 제2 불소 가스 배관(19)을 통과한 당해 가스는, 불화 수소를 환류시키기 위한 제1 불소 가스 배관(9)에 유도되고, 온도 조절된 재킷(13)을 배치한 제1 불소 가스 배관(9) 부분에 있어서, 당해 가스 중의 불화 수소가 액화된다.
액화된 불화 수소는, 자중에 의해 제1 불소 가스 배관(9)을 역류하여, 양극실(7)로 되돌아간다. 이 액화된 불화 수소가 양극실(7)로 되돌아갈 때에, 용융염 미스트를 흡착하여, 용융염 미스트와 함께 양극실(7)로 되돌리는 것이 가능하게 된다.
수소 가스 공급 계통(3)에 대해서도, 불소 가스 공급계(2)와 동일한 구성으로 하여, 음극실(8)에는, 음극(5)에서 생성된 부생 가스(수소 가스)를 유도하기 위한 제2 수소 가스 배관(21)이, 전해조(1)의 상부 천정판(1a)에 접속되어 있다. 또, 제2 수소 가스 배관(21)은, 하류에서, 제1 수소 가스 배관(10)과 접속된다.
제1 수소 가스 배관(10)의 하부(상류측)에는, 딥 관(22)이 접속되고, 또한, 딥 관(22)은 음극실(8)을 통과하여, 전해조(1) 내의 용융염에 침지된다.
제2 수소 가스 배관(21)과 제1 수소 가스 배관(10)의 접속 부분의 하류에는, 제1 수소 가스 배관(10)의 온도 조절을 행하는 재킷(14)이 설치된다. 재킷(14)은, 전해조(1)의 상부 천정판(1a)에 가능한 한 가까운 위치로 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 이상과 같이 구성되는 수소 가스 공급계(3)의 환류 공정에 대하여 설명한다.
음극(5)에서 생성되고, 용융염으로부터 기화된 불화 수소 가스 및 용융염 미스트 등의 용융염 유래의 성분을 포함한 부생 가스(수소 가스)는, 제2 수소 가스 배관(21)에 유도되고, 직접 제1 수소 가스 배관(10)에는 유도되지 않는다. 또한, 제2 수소 가스 배관(21)을 통과한 당해 가스는, 불화 수소를 환류시키기 위한 제1 수소 가스 배관(10)에 유도되고, 온도 조절된 재킷(14)을 배치한 제1 수소 가스 배관(10) 부분에 있어서, 당해 가스 중의 불화 수소가 액화된다.
액화된 불화 수소는, 자중에 의해 제1 수소 가스 배관(10)을 역류하여, 음극실(8)로 되돌아간다. 이 액화된 불화 수소가 음극실(8)로 되돌아갈 때에, 용융염 미스트를 흡착하여, 용융염 미스트와 함께 음극실(8)로 되돌리는 것이 가능하게 된다.
이상의 제2 실시 형태에 의하면, 이하에 나타내는 작용 효과를 가진다.
양극실(7)에서 생성되고, 용융염으로부터 기화된 불화 수소 가스 및 용융염 유래의 미스트 성분을 포함한 주생 가스(불소 가스)를 유도하는 제2 불소 가스 배관(19)과, 액화시킨 불화 수소를 환류시키기 위한 제1 불소 가스 배관(9)을 각각 설치함과 함께, 음극(5)에서 생성되고, 용융염으로부터 기화된 불화 수소 가스 및 용융염 유래의 미스트 성분을 포함한 부생 가스(수소 가스)를 유도하는 제2 수소 가스 배관(21)과, 액화시킨 불화 수소를 환류시키기 위한 제1 수소 가스 배관(10)을 각각 설치한다. 이 구성에 의해, 전해조(1)로부터 생성된 각 가스의 흐름과 액화시킨 불화 수소의 유로를 각각 분리할 수 있다.
그 때문에, 전해조에서 생성되는 주생 가스 및 부생 가스의 생성량을 증가시켜, 각 가스가 유도되는 배관 내의 각 가스의 선(線) 속도가 빨라지는 경우에 있어서도, 액화된 불화 수소가 자중에 의해 낙하하는 힘보다, 발생 가스가 전해조(1)로부터 상부에 유통하는 힘이 상회하지 않고, 액화시킨 불화 수소를 정상적으로 환류하는 것이 가능하게 된다.
특히, 전해조에서 생성되는 주생 가스 및 부생 가스를 유도하는 배관에서의 각 가스의 선 속도가 10㎝/sec 이상이 되는 경우에, 본 발명의 제2 실시 형태는 유효하다.
<제2 실시 형태의 변경 형태>
이상의 제2 실시 형태는, 전해조에서 생성된 주생 가스 및 부생 가스를 유도하는 배관과 생성된 각 가스 중에 포함되는 불화 수소를 환류하는 배관을 각각 설치함으로써, 전해조에서 발생시키는 각 가스의 유량을 증가시킨 경우에 있어서도, 정상적으로 불화 수소를 액화 환류시키는 것을 가능하게 한 것이다.
그러나, 제2 실시 형태에서는, 전해조에서 발생한 주생 가스 및 부생 가스를 유도하는 배관과, 각 가스 중에 포함되는 불화 수소를 환류하는 배관의 접속 부분이, 재킷 등의 열 교환 기구에 덮여 있지 않은 것이나, 전해조에서 발생한 각 가스의 흐름과 액화된 불화 수소의 흐름이 복잡해지기 때문에, 당해 접속 부분에 있어서 배관의 폐색이 일어날 가능성이 높아지는 경우가 있다.
그래서, 도 3에 나타내지는 불소 가스 생성 장치(300)에 있어서, 전해조(1)에서 발생한 주생 가스 및 부생 가스를 유도하는 각 배관(9, 10)과, 발생한 각 가스 중에 포함되는 불화 수소를 환류하기 위하여 각 배관(19, 21)의 접속 부분을, 각 재킷(13, 14)의 내부에 배치한다. 이 구성에 의해, 당해 접속 부분에 있어서의 배관의 폐색을 저감시키는 것도 가능하다.
또한, 도 3에 나타내지는 제2 실시 형태의 변경 형태에 있어서의 다른 구성은, 제2 실시 형태와 동일하다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
본 예에 사용하는 실험 장치의 개략도를 도 1에 나타낸다.
제1 불소 가스 배관(9) 및 제1 수소 가스 배관(10)에는 φ1/4인치의 스테인리스 배관을 사용하였다. 재킷(13)에는 φ=1인치이고 L=15㎝의 스테인리스 배관을 사용하고, 제1 불소 가스 배관(9)을 냉각할 수 있게 설치하였다. 또 재킷(13)은, 전해조(1)의 상부 천정판(1a)으로부터의 거리가 20㎝인 위치에 설치하였다.
재킷 부분의 냉각 온도는, 열매를 유통시켜서 -50℃로 온도 조정을 행하였다. 열매에는 실리콘 오일을 사용하였다.
제1 불소 가스 배관(9)에 가스 선속을 7㎝/sec가 되도록 전해조(1)의 전류값을 고정하고, 전해조(1)의 연속 운전을 행한바, 150시간 연속 운전을 행해도 전해조(1)의 배관 부분에 폐색은 볼 수 없었다.
또, 전해조(1)와 재킷(13) 사이의 제1 불소 가스 배관(9)의 일부를 스테인리스 배관으로부터 PFA 배관으로 재질 변경하고, 액화 환류의 유무를 육안에 의한 관찰을 행한바, 불화 수소의 액화를 확인하였다.
또, 전해 정지 후, 제1 불소 가스 배관(9)의 재킷(13)에 의한 냉각부로부터 후단의 부분을 해체하고, 내부 관찰을 행한바, KF 성분의 고착물은 확인되지 않았다. 또 밸브(11)에 대해서도 마찬가지로 육안 관찰을 행한바, KF 성분의 고착물은 확인되지 않았다.
[비교예 1]
실시예 1과 동일한 장치를 사용하여, 재킷(13)에 열매를 유통시키지 않고, 제1 불소 가스 배관(9)을 실온으로 유지하였다. 그 밖의 조건은 실시예 1과 동일한 조건으로 동일한 조작을 행한바, 약 40시간 전해를 행한 곳에서, 양극실(7)의 압력이 상승하기 시작하였기 때문에, 배관(9)에 폐색이 생긴 것으로 간주하고, 전해를 정지하였다.
또, 전해 정지 후, 제1 불소 가스 배관(9)을 해체하고, 내부 관찰을 행한바, 백색의 고체가 확인되었다. 또 밸브(11)에도 백색의 고체의 부착을 확인하였다.
당해 고체의 원소 분석을, 형광 X선 분석장치를 이용하여 실시한바, 용융염 유래의 KF 성분이 포함되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 2]
제1 불소 가스 배관(9)에는 φ1인치의 스테인리스 배관을 사용하고, 재킷(13)에는 φ2인치 및 L=300㎜의 스테인리스 배관을 사용하였다. 재킷(13)은, 전해조(1)의 상부 천정판(1a)으로부터의 거리가 30㎝의 위치에 있는 제1 불소 가스 배관(9) 부분에 설치하였다. 또, 재킷(13)을 설치한 불소 가스 배관(9)의 내부에는 φ=6㎜의 스테인리스제 라시히링을 충전하였다.
재킷 부분의 냉각 온도는, 열매를 유통시켜 -55℃로 온도 조정을 행하였다. 열매에는 실리콘 오일을 사용하였다.
제1 불소 가스 배관(9)에 가스 선속을 7㎝/sec가 되도록 전해조(1)의 전류값을 고정하고, 전해조(1)의 연속 운전을 행한바, 1년간 경과해도, 당해 배관이 폐색되지 않아, 안정적으로 연속 운전이 가능하였다.
종래의 필터를 사용해 용융염 성분을 트랩하는 불소 가스 생성 장치를 사용하는 경우(예를 들면, 일본 공개특허공보 제2006-111900호 등)에는, 필터의 교환이나 재생을 시키기 위하여, 수십 시간마다 전해조를 정지시킬 필요가 있었다.
그에 반해, 상기 서술의 실시예 1 및 실시예 2에 나타내지는 바와 같이, 본 발명에 있어서의 불소 가스 생성 장치에 의하면, 전해조에 있어서 생성되는 주생 가스 및 부생 가스를 유도하는 배관이나 밸브의 세정, 및, 전해조의 운전 정지 등을 하지 않고, 또한, 장시간 안정적으로 생성 가스를 공급 가능한 점에 있어서도, 본 발명은 매우 큰 효과를 가지는 것이 판명되었다.
[비교예 2]
제1 불소 가스 배관(9)에는 φ1인치의 스테인리스 배관을 사용하고, 재킷(13)을 장착하지 않은 상태에서, 가스 선속을 7㎝/sec가 되도록 전해조(1)의 전류값을 고정하고, 전해조(1)의 연속 운전을 행한바, 3개월 경과 후에 당해 배관의 폐색이 생겼다.
제1 불소 가스 배관(9) 및 밸브(11)를 해체하고, 내부 관찰을 행한바, 밸브(11)의 내부에 백색의 고화물이 부착되어 있어, 이 고화물이 폐색의 원인이 되어 있었던 것이 판명되었다.
당해 고화물의 원소 분석을, 형광 X선 분석 장치를 사용해 실시한바, 비교예 1과 마찬가지로 용융염 유래의 KF 성분이 포함되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 3]
제1 불소 가스 배관(9) 및 제1 수소 가스 배관(10)에는 φ1/4인치의 스테인리스 배관 및 PFA(폴리테트라플루오로에틸렌) 배관을 사용하였다. 재킷(13)에는 φ=1인치이고 L=15㎝의 스테인리스 배관을 사용하고, 제1 불소 가스 배관(9)을 냉각할 수 있게 설치하였다. 또 재킷(13)은, 전해조(1)의 상부 천정판(1a)으로부터의 거리가 30㎝의 위치에 있는 제1 불소 가스 배관(9) 부분에 설치하였다. 또한, 재킷(13)의 하부에 위치하는 φ1/4인치 배관에 대해서는 PFA 배관을 사용하고, 육안 관찰을 할 수 있게 하였다. 전해조의 액면 변동에 대해서는, 전해조에 육안 관찰용 창을 설치하여, 육안 관찰을 행하였다. 불화 수소를 공급하는 배관은, 불소 가스 배관(9)의 재킷(13)보다 하부에 설치하였다.
재킷(13) 부분의 냉각 온도는, 열매를 유통시켜 -55℃로 온도 조정을 행하였다. 열매에는 실리콘 오일을 사용하였다.
제1 불소 가스 배관(9)에 가스 선속을 7.8㎝/sec가 되도록 전해조(1)의 전류값을 고정하여, 전해조(1)의 운전을 행하고, 제1 불소 가스 배관(9)에 불화 수소 가스를 17sccm(0.12 당량) 첨가하고, 제1 불소 가스 배관(9)의 후단[재킷(13)의 후단]에 있어서의 불화 수소 농도를 푸리에 변환 적외 분광계(FT-IR)에 의해 분석하였다. 또, 환류시의 용융염 액면의 육안 관찰을 하여, 용융염 액면의 돌비 및 액면 변동의 유무를 확인하였다.
제1 불소 가스 배관(9)의 후단[재킷(13)의 후단]에 있어서의 불화 수소 농도를 푸리에 변환 적외 분광계(FT-IR)에 의해 분석한바, 9.6%이었다.
불화 수소의 액화 환류의 유무를 육안에 의해 관찰한바, 불화 수소의 액화를 확인할 수 있었다. 또, 환류시의 용융염 액면의 육안 관찰을 행한바, 용융염 액면의 돌비 및 액면 변동은 관찰되지 않았다.
[비교예 3]
제1 불소 가스 배관(9)에 첨가하는 불화 수소 가스를 34sccm(0.24 당량)으로 하는 것 이외에는, 실시예 3과 동일한 조건으로 동일한 조작을 행하였다. 액화 불화 수소의 환류시의 용융염 액면의 육안 관찰을 행한바, 용융염 액면의 돌비 및 액면 변동이 관찰되었다.
[실시예 4]
제1 불소 가스 배관(9)에 첨가하는 불화 수소 가스를 8sccm(0.06 당량), 재킷(13) 부분의 냉각 온도를 -59℃로 하는 것 이외는, 실시예 3과 동일한 조건으로 동일한 조작을 행하였다.
그 결과, 제1 불소 가스 배관(9)의 후단[재킷(13)의 후단]에 있어서의 불화 수소 농도는 8.0%이었다. 또, 불화 수소의 액화 환류의 유무를 육안에 의한 관찰을 행한바, 불화 수소의 액화를 확인할 수 있었다. 또, 액화 불화 수소의 환류시의 용융염 액면의 육안 관찰을 행한바, 용융염 액면의 돌비 및 액면 변동은 관찰되지 않았다.
[실시예 3, 4] 및 [비교예 3]의 결과로부터, 첨가하는 불화 수소의 농도를 조정함으로써, 용융염 액면의 돌비 및 액면 변동을 발생시키지 않고, 액화 불화 수소를 환류시킬 수 있음을 알 수 있다.
[참고예 1]
제1 불소 가스 배관(9)에 불화 수소 가스를 첨가하지 않고, 실시예 3과 동일한 조건으로 동일한 조작을 행하고, 제1 불소 가스 배관(9)의 후단[재킷(13)의 후단]에 있어서의 불화 수소 농도를 푸리에 변환 적외 분광계(FT-IR)에 의해 분석한바, 9.8%이었다.
[참고예 1] 및 [실시예 3]으로부터, 적절한 양의 불화 수소를 첨가함으로써, 생성 가스(F2) 중의 불화 수소 농도를 증가시키지 않고, 불화 수소를 환류시킬 수 있음을 알 수 있다.
본 발명은, 불소 가스를 생성하는 장치에 적용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 불화 칼륨 및 불화 수소로 이루어지는 용융염 중의 불화 수소를 전기 분해함으로써, 불소 가스를 생성하는 불소 가스 생성 장치로서,
    불화 칼륨 및 불화 수소를 포함하는 용융염으로 이루어지는 전해욕 중에서 불화 수소를 전기 분해함으로써 양극 측에 불소 가스를 주성분으로 하는 주생 가스를 발생시킴과 함께, 음극 측에 수소 가스를 주성분으로 하는 부생 가스를 발생시키는 전해조와,
    상기 전해조의 용융염으로부터 기화된 불화 수소 가스와, 상기 주생 가스와 상기 부생 가스의 발생에 수반하는 용융염 유래의 미스트가 혼입된 상기 주생 가스 및 상기 부생 가스를 전해조로부터 각각 유도하는 제1 배관과,
    상기 제1 배관에 설치되고, 당해 제1 배관의 일부의 온도를 조절하는 열 교환 기구를 구비하고,
    상기 열 교환 기구에 의해 온도 조절된 상기 제1 배관의 일부에서 액화된 불화 수소를, 상기 전해조로 되돌리는 것을 특징으로 하는 불소 가스 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배관의 하부에 접속되고, 상기 액화된 불화 수소를 전해조로 되돌리기 위한 딥 관과,
    상기 전해조 및 상기 제1 배관에 접속되고, 상기 전해조의 용융염으로부터 기화된 불화 수소 가스와, 상기 주생 가스와 상기 부생 가스의 발생에 수반하는 용융염 유래의 미스트가 혼입된 상기 주생 가스 및 상기 부생 가스의 각각을 유도하는 제2 배관을 구비하고,
    상기 딥 관을 상기 전해조의 전해욕 중에 침지시킴으로써, 상기 전해조에서 생성된 상기 주생 가스 및 상기 부생 가스의 각각을 유도하는 통로와, 상기 액화된 불화 수소를 전해조로 되돌리는 통로를 각각 설치하는 것을 특징으로 하는 불소 가스 생성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 배관과 상기 제2 배관의 접속 부분이, 상기 제1 배관의 일부의 온도를 조절하는 열 교환 기구의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 불소 가스 생성 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 교환 기구가, 상기 전해조의 천정판 상부로부터의 거리가 0㎝ 이상, 200㎝ 이하의 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 불소 가스 생성 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 교환 기구를 구비한 상기 제1 배관의 내부에 충전재를 충전하는 것을 특징으로 하는 불소 가스 생성 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열 교환 기구를 구비한 상기 제1 배관의 내부에 충전하는 상기 충전재가, 규칙 충전재 혹은 불규칙 충전재인 불소 가스 생성 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 교환 기구에, 열매 또는 냉매를 유통시키는 것을 특징으로 하는 불소 가스 생성 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 교환 기구를 구비한 상기 제1 배관의 일부의 가스의 온도를, 불화 수소의 융점 이상 또한 비점 이하로 조절하는 것을 특징으로 하는 불소 가스 생성 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 교환 기구를 구비한 상기 제1 배관에, 불화 수소를 공급하기 위한 배관을 접속하고, 상기 열 교환 기구를 구비한 상기 제1 배관의 내부의 온도가 -83℃?-50℃의 범위에 있어서, 불화 수소를 0.01?0.12 당량 첨가하는 것을 특징으로 하는 불소 가스 생성 장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 교환 기구가, 상기 전해조의 천정판 상부로부터의 거리가 10㎝ 이상, 100㎝ 이하의 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 불소 가스 생성 장치.
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