TW201413059A

TW201413059A - 氟氣生成裝置及氟氣生成裝置之控制方法

Info

Publication number: TW201413059A
Application number: TW102128157A
Authority: TW
Inventors: Akifumi Yao; Tatsuya Irie
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2014-04-01
Also published as: WO2014024660A1; JP2014034726A; JP5991070B2

Abstract

本發明之一例係藉由對電解浴中之氟化合物進行電解而生成氟氣之氟氣生成裝置。氟氣生成裝置包括複數個電解槽，該等複數個電解槽分別包括含有氟化合物之電解浴、及插入至電解浴中之陽極及陰極，且藉由利用於陽極及陰極間流通之電流對電解浴中之氟化合物進行電解而生成氟氣。控制器係基於含有利用複數個電解槽所得之氟氣之氣體的生成量，而決定對複數個電解槽賦予之電流之總和，並根據所檢測出之對複數個電解槽賦予之電流之總和與所決定之電流之總和的比較結果，以對複數個電解槽賦予之電壓之值於同一方向上增減之方式於輸出電壓下控制電源。

Description

氟氣生成裝置及氟氣生成裝置之控制方法

本發明係關於一種氟氣生成裝置及氟氣生成裝置之控制方法。

作為先前之氟氣之生成裝置，已知有藉由電解而生成氟氣之裝置。於專利文獻1中，揭示有如下之氟氣生成裝置，其包括於包含含有氟化氫之熔鹽之電解浴中對氟化氫進行電解之電解槽，使陽極側之第1氣相部分產生以氟氣為主成分之產品氣體(product gas)，並且使陰極側之第2氣相部分產生以氫氣為主成分之副生成氣體。

於專利文獻1中記載之氟氣生成裝置中，產品氣體被貯存於主緩衝槽內，主緩衝槽內之壓力係由壓力計測定。壓力計之測定結果被傳達至控制部，控制部係基於壓力計之測定結果而控制電流源接通斷開。如此，於陽極產生之產品氣體之產生量係基於主緩衝槽內之壓力而被控制。

又，於專利文獻2中，揭示有電解所需之對電解槽施加之電流之控制方法。專利文獻2中記載之電流控制方法係測定對電解槽施加一定之電流時之陰極、陽極間的電壓變動幅度，且一面根據該電壓變動幅度使輸入電流量產生變動一面施加電流之方法。

如此，氟氣生成裝置之電解所需之對電解槽之電力供給方法通常係如專利文獻1或專利文獻2中所記載般，調整自電源裝置輸出之電流值，以電壓值按照趨勢變動之方式控制電力。其原因在於，藉由電解而自電解槽產生之氟氣之流量、與於電解槽中通電之電流值之間下述(數式1)式之關係成立，藉由控制電流值，可控制自電解槽產生之氟氣之流量。

另一方面，於對電解槽通電時施加之電壓、即電解所需之電壓成為對自藉由電解而產生之氟氣與氫氣之標準電極電位等算出的理論電解電壓(約2.9V)加上活化過電壓及因構成電解槽之構件之電阻而產生之電壓所得的值。活化過電壓係因電解反應之活化所需之能量而產生之電壓，且根據電極之種類或電解浴之組成而產生變化。又，因構件之電阻而產生之電壓係根據歐姆定律，而依賴於電壓=電流值×電阻之關係。

此處，電阻係電解槽所包含之構件中之通電的構件之電阻、或各構件之接觸電阻、及除此以外之連接電解槽與電源裝置之配線等之電阻的總和。由於該等電阻值係由電解槽之構成或使用之材質而決定，故而只要為相同構造之電解槽即可獲得相同之值。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2004-43885號公報

[專利文獻2]日本專利特開2004-353019號公報

然而，於產生氟氣之電解槽內，藉由電解浴中之陽極之表面與產生之氟氣發生反應，會有陽極之潤濕性降低、電阻增大之情形。若該潤濕性之降低極端地發展，則會產生即便施加電壓亦不會流通電流之所謂被稱作「陽極效應」的現象。

又，由於藉由電解而產生之氟氣之腐蝕性極高，故而有電解槽內部之構件會受到腐蝕之可能性。進而，於電解浴為含有氟化氫之熔鹽之情形時，亦有電解槽內部之構件會因氟化氫而受到腐蝕之可能性。藉由該腐蝕之發展電阻會增加，因此為使相同值之電流流通而施加之電壓增加。若電壓增加，則由於對電解槽(電極對)施加之負載(電流×電壓)增大，故而容易產生電性腐蝕，焦耳熱(電流×電壓×時間)增大。

尤其，焦耳熱之增大會導致電解槽內之溫度上升，陽極之表面與氟氣之反應性進一步提高，藉此，會進一步促進陽極之腐蝕。於使用複數個電解槽生成氟氣之情形時，腐蝕之發展或每個電解槽中陽極效應之產生頻率均不同。於電阻增大之電解槽中會更加促進構件之腐蝕，而產生該電解槽之維護頻率增大等問題。

本發明係鑒於上述問題而完成者，目的在於提供一種氟氣生成裝置，其係使用複數個電解槽而生成氟氣者，且可一面減緩因電解槽之間之電極電阻之差而產生的電解槽之使用壽命之縮短化，一面穩定地自動供給氟氣。

本發明之一態樣係一種氟氣生成裝置，其係藉由對電解浴中之氟化合物進行電解而生成氟氣者，其包括：複數個電解槽，其等分別包括容器、收納於上述容器內之含有氟化合物之電解浴、及插入至上述電解浴中之陽極及陰極，且藉由利用於上述陽極及陰極之間流通之電流對上述電解浴中之氟化合物進行電解而生成氟氣；電源，其對上述複數個電解槽供給利用電解生成氟氣所需之電力；實際電流檢測器，其檢測自上述電源對上述複數個電解槽賦予之電流；及控制器，其基於包含利用上述複數個電解槽所得之氟氣之氣體的生成量而決定對上述複數個電解槽賦予之電流之總和，且根據由上述實際電流檢測器所檢測出之對上述複數個電解槽賦予之電流之總和與上述所決定之電流之總和的比較結果，以對上述複數個電解槽賦予之電壓之值於同一方向上增減之方式於輸出電壓下控制上述電源。

根據本發明之一態樣，於在氟氣生成裝置中控制對複數個電解槽施加之電力之情形時，可一面減緩因電解槽間之電阻之差而產生的電解槽之使用壽命之縮短化，一面穩定地自動供給氟氣。

1‧‧‧電解槽

1A‧‧‧電解槽

1B‧‧‧電解槽

2‧‧‧氟氣供給系統

3‧‧‧副生成氣體處理系統

4‧‧‧外部裝置

5‧‧‧原料供給系統

6‧‧‧區劃壁

7‧‧‧陽極

7A‧‧‧陽極

7B‧‧‧陽極

8‧‧‧陰極

8A‧‧‧陰極

8B‧‧‧陰極

9‧‧‧電源裝置

9A‧‧‧電源裝置

9B‧‧‧電源裝置

10‧‧‧控制器

11‧‧‧陽極室

12‧‧‧陰極室

14‧‧‧液面計

15‧‧‧第1主通路

16‧‧‧精製裝置

17‧‧‧升壓裝置

20‧‧‧差壓計

21‧‧‧緩衝槽

22A‧‧‧入口閥

22B‧‧‧入口閥

23A‧‧‧出口閥

23B‧‧‧出口閥

24‧‧‧壓力計

26‧‧‧流量計

27‧‧‧流量控制閥

30‧‧‧第2主通路

34‧‧‧除害部

40‧‧‧氟化氫供給源

41‧‧‧原料供給通路

42‧‧‧流量控制閥

45‧‧‧載氣供給源

46‧‧‧載氣供給通路

47‧‧‧阻斷閥

50‧‧‧電解槽單元

50A~50C‧‧‧電解槽單元

60‧‧‧導出通路

60A‧‧‧導出通路

60B‧‧‧導出通路

65‧‧‧溫度調節裝置

66‧‧‧套管

67‧‧‧加熱冷卻裝置

69‧‧‧溫度計

70‧‧‧導出路徑

70A‧‧‧導出路徑

70B‧‧‧導出路徑

80‧‧‧電力供給系統

100‧‧‧氟氣生成裝置

111‧‧‧第1氣室

121‧‧‧第2氣室

141‧‧‧插入管

161A‧‧‧第1精製裝置

161B‧‧‧第2精製裝置

圖1係表示本發明之實施形態之氟氣生成裝置所具備之電解槽單元之構成例的概略圖。

圖2係表示本發明之實施形態之氟氣生成裝置之構成例的系統圖。

圖3係表示本發明之實施形態之氟氣生成裝置之另一構成例的系統圖。

以下，參照隨附圖式對本發明之實施形態進行說明。本實施形態僅為用以實現本發明之一例，並不限定本發明之技術範圍。本實施形態之氟氣生成裝置係使用複數個電解槽而生成氟氣。各電解槽係於含有氟化合物之電解浴中，藉由電解而生成氟氣。

本實施形態之氟氣生成裝置係於複數個電解槽中之氟氣生成量之控制中，決定對該複數個電解槽供給之總電流值，並根據所決定之總電流值調整對該複數個電解槽之各者供給之電壓。本實施形態之氟氣生成裝置係包含生成氟氣之複數個電解槽者，且不會僅使對該複數個電解槽中之一部分電解槽施加之負載大幅度地增大，而穩定地自動供給氟氣。

如上所述，本實施形態之氟氣生成裝置包括複數個電解槽(電解槽單元)。首先，參照圖1對本實施形態之氟氣生成裝置所使用之電解槽單元50的構成進行說明。

本實施形態之電解槽單元50包括藉由電解而生成氟氣之電解槽1、用以控制電解槽1之機器及閥以及用以將於電解槽1中生成之氣體導出之路徑(包括閥)。電解槽單元50係由控制器10控制。

控制器10係基於自各儀器輸出之檢測結果(監視結果)而控制各機器及各閥之動作。於以下所說明之例中，控制器10控制各電解槽單元50及其他機器或閥。圖1中為方便說明，而圖示由參照符號「10」所指示之複數個矩形，但該等表示所有相同之控制器10。控制器10可包括被分配至各電解槽1單元中之經分離之構成要素(控制元件)。控制器10可包括控制不同之機器或閥之不同之構成要素(控制元件)。

控制器10具有例如包括作為處理器之CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)、儲存程式及該程式所使用之控制資料之作為非揮發性記憶元件的ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、及作為主記憶元件之RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)之微電腦。記憶於ROM之程式及資料係載入至RAM。

CPU係藉由執行記憶於RAM之程式而實現安裝於控制器10之特定之功能。RAM記憶由處理器所執行之程式、及程式之執行所需之控制資料。於本實施形態中控制器10之硬體構成並不受限定，例如控制器10之功能之一部分或全部亦可藉由邏輯電路而實現。

於本例中，在電解槽1之容器中貯存有含有氟化氫(HF)之熔鹽。於本實施形態中，作為熔鹽，使用氟化氫與氟化鉀(KF)之混合物(KF．2HF)。此為一例，用以藉由電解而生成氟氣之氟化合物及含有該氟化合物之電解液係根據氟氣生成裝置之設計而選擇適當之材料。

電解槽1之內部係由一部分浸漬於熔鹽中，一部分露出於熔鹽上之區劃壁6而區劃為陽極室11與陰極室12。陽極室11及陰極室12分別包含於熔鹽中被填滿之部分、與熔鹽液面上之氣室。

電解槽1包括陽極7及陰極8，於陽極室11及陰極室12之熔鹽中，分別浸漬陽極7及陰極8。藉由自電源裝置9對陽極7與陰極8之間供給電解所需之電力，而於陽極7生成以氟氣(F₂)為主成分之主生成氣體，於陰極8生成以氫氣(H₂)為主成分之副生成氣體。於陽極7使用例如碳電極，於陰極8使用例如軟鐵、蒙乃爾合金、或鎳。陽極7及陰極8之材料並不限定於該等，而根據設計選擇適當之材料。

於本例中，在電解槽1內之熔鹽液面上，利用區劃壁6以相互之氣體無法往來之方式區劃導引於陽極7生成之氟氣之第1氣室111、與導引於陰極8生成之氫氣之第2氣室121。如此，為防止因氟氣與氫氣之混合接觸引起之反應，第1氣室111與第2氣室121被區劃壁6完全地分離。與此相對，陽極室11與陰極室12之熔鹽未被區劃壁6分離，陽極室11與陰極室12係經由區劃壁6之下方而於熔鹽內連通。

於第1氣室111連接有用以將於陽極7產生之主生成氣體導出之主生成氣體導出通路60。於第2氣室121連接有用以將於陰極8產生之副生成氣體導出之副生成氣體導出路徑70。

氟化氫自熔鹽以蒸汽壓量汽化並混入至自電解槽1之陽極7及陰極8生成之氟氣及氫氣之各者中。如此，於陽極7生成且被導引至第1氣室111之主生成氣體及於陰極8生成且被導引至第2氣室121之副生成氣體之各者中含有氟化氫氣體。

電解槽單元50包括調節電解槽1內之熔鹽之溫度的溫度調節裝置65。電解槽1內之熔鹽之溫度係利用溫度調節裝置65而調節為作為KF．2HF之熔點之71.7℃以上、例如85~95℃。電解槽單元50包括設置於電解槽1且作為檢測熔鹽之溫度的溫度檢測器之溫度計69。溫度計 69之檢測結果被輸出至控制器10。

於本例中，溫度調節裝置65包括設定於電解槽1之外壁之套管66、設定於電解槽1之內部之管(未圖示)、及設置於電解槽1之外部且於套管66及管中使蒸汽或冷卻水循環之加熱冷卻裝置67。控制器10係根據溫度計69之檢測溫度而控制溫度調節裝置65。

溫度調節裝置65係依據自控制器10輸出之信號而進行熔鹽之溫度調節。具體而言，溫度調節裝置65於使熔鹽之溫度上升之情形時，使蒸汽自加熱冷卻裝置67流通至套管66及管，於使熔鹽之溫度降低之情形時，使冷卻水自加熱冷卻裝置67流通至套管66及管。

電解槽1之溫度調節裝置65之構成及有無依賴於設計。例如亦可僅設置套管66及管中之任一者。又，亦可使矽油等溫冷媒於套管66及管中循環而代替使蒸汽或冷卻水循環。進而，亦可將加熱器或冷凝器等熱交換機設置於電解槽1之外壁而調節熔鹽之溫度。

於電解槽1中，設有檢測所貯存之熔鹽之液面水平之作為液面水平檢測器的液面計14。液面計14係檢測經由插入至電解槽1內之插入管141而將一定流量之氮氣吹掃至熔鹽中時之背壓，並自該背壓與熔鹽之液比重檢測液面水平之背壓式液面計。液面計14之檢測結果被輸出至控制器10。

又，電解槽單元50包括檢測電解槽1之第1氣室111與第2氣室121之壓力差之作為差壓檢測器的差壓計20。差壓計20之檢測結果被輸出至控制器10。

電解槽單元50包括將作為氟氣之原料之氟化氫供給至電解槽1之熔鹽中的原料供給系統5。以下，對原料供給系統5進行說明。於本例中，原料供給系統5包括：原料供給通路41，其與電解槽1連接；及氟化氫供給源40，其設置於電解槽1之外部，經由原料供給通路41而連接於電解槽1，且貯存有用以對電解槽1進行補充之氟化氫。貯存於氟化氫供給源40之氟化氫係經由原料供給通路41而被供給至電解槽1之熔鹽中。

於原料供給通路41上，設有控制氟化氫之供給流量之流量控制閥42。控制器10控制流量控制閥42(之開度)，流量控制閥42係基於自控制器10輸出之信號而調整開度。具體而言，控制器10係以由液面計14所檢測出之熔鹽之液面水平成為記憶於ROM且被預先規定之特定水平之方式控制氟化氫之供給流量。即，流量控制閥42係以補充於熔鹽中經電解之氟化氫之方式控制氟化氫之供給流量。

又，於原料供給通路41上，連接有將自設置於電解槽單元50之外部之載氣供給源45供給之載氣導引至原料供給通路41內之載氣供給通路46。於載氣供給通路46上，設有切換載氣之供給與阻斷之阻斷閥47。載氣係用以將氟化氫導引至熔鹽中之氣體，例如使用作為惰性氣體之氮氣。

於本例中，氮氣被供給至陰極室12之熔鹽中。氮氣幾乎不溶於熔鹽中，而自第2氣室121經由副生成氣體處理系統被排出。再者，作為載氣，亦可使用其他惰性氣體，例如氬氣或氦氣。

其次，參照圖2對本發明之實施形態之氟氣生成裝置100進行說明。氟氣生成裝置100包括複數個電解槽單元，並將由其等生成之氟氣向外部裝置4供給。外部裝置4為例如半導體製造裝置。於該情形時，氟氣係例如於半導體之製造步驟中作為清潔氣體而使用。

氟氣生成裝置100包括至少2台(2台以上)電解槽單元，於圖2之例中，示有2台電解槽單元50A、50B。電解槽單元50A包括電解槽1A以及陽極7A及陰極8A，電解槽單元50B包括電解槽1B以及陽極7B及陰極8B。

於陽極7A生成之主生成氣體由主生成氣體導出通路60A導出，於陽極7B生成之主生成氣體由主生成氣體導出通路60B導出。於本例中，電解槽單元50A、50B具有相同之構成。電解槽單元50A、50B亦可具有不同之構成，例如亦可具有不同之陽極與陰極之電解面積，且亦可具有其他不同之要素。電解面積係於電極中浸漬於熔鹽中之部分，與相對電極(於陽極之情形時為陰極，於陰極之情形時為陽極)相對之面之面積。

氟氣生成裝置100所包含之電解槽單元50之台數係根據電解槽單元50所包含之電解槽1之主生成氣體產生能力與氟氣生成裝置100所需之氟氣供給流量而選擇，上限並無特別限制。

氟氣生成裝置100進而包括將電解所需之電力供給至電解槽1之電力供給系統80、將自電解槽單元50生成之氟氣向外部裝置4供給之氟氣供給系統2、及對隨著氟氣之生成而生成之副生成氣體進行處理之副生成氣體處理系統3。控制器10控制氟氣生成裝置100所包含之機器或儀器類、閥等之動作。

首先，對氟氣供給系統2進行說明。氟氣供給系統2包括第1主通路15、精製裝置16、升壓裝置17、緩衝槽21、流量計26、及流量控制閥27。第1主通路15係用以彙集來自電解槽單元50A、50B之氟氣，並將其向外部裝置4供給之通路。電解槽單元50A、50B之主生成氣體導出通路60A、60B連接於第1主通路15，且彙集於第1主通路15。

於第1主通路15中，設有用以貯存氟氣之緩衝槽21。貯存於緩衝槽21之氣體、即本例中之氟氣被向外部裝置4供給。於緩衝槽21中，設有檢測其內部壓力之作為壓力檢測器之壓力計24。壓力計24之檢測結果被輸出至控制器10。

於第1主通路15中之緩衝槽21之下游，設有檢測自緩衝槽21向外部裝置4供給之氣體、即本例中之氟氣之流量的作為流量檢測器之流量計26。流量計26之檢測結果被輸出至控制器10。壓力計24與流量計檢測電解槽1A、1B所生成之氣體之量(圖2之例中氟氣之量)。再者，與壓力計24及流量計26之檢測結果相應之對電解槽1A、1B供給之電力之調整方法將於下文詳細敍述。

於第1主通路15中之流量計26之下游，設有調整向外部裝置4供給之氟氣之流量的流量控制閥27。流量控制閥27係根據自控制器10輸出之信號而控制開度。

具體而言，控制器10係基於由流量計26所檢測出之氟氣之流量與特定之標準流量值而控制流量控制閥27之開度。例如，控制器10係以使由流量計26所檢測出之氟氣之流量與上述標準流量值(目標流量值)一致之方式控制流量控制閥27之開度。目標流量值亦可預先記憶於ROM或自記憶於ROM之值算出。

例如，於控制器10之ROM中記憶有複數個目標流量值。目標流量係根據外部裝置4所需之氟氣之流量而決定，例如其等一致。於流量控制閥27之控制中所參照之目標流量值係由操作氟氣生成裝置100之操作人員來進行變更。控制器10亦可利用其他方法控制流量控制閥27(氣體流量)。例如，控制器10亦可以使氣體流量處於由標準值所決定之數值範圍內之方式控制流量控制閥27。

於第1主通路15中之緩衝槽21之上游，設有對氟氣進行升壓之升壓裝置17。例如，升壓裝置17係使用伸縮泵或膜片泵等容積型泵。亦可不設置升壓裝置17。

於第1主通路15中之升壓裝置17之上游，設有收集混入至氟氣中之氟化氫氣體而將氟氣精製之精製裝置16。於圖2之例中，精製裝置16包含並列設置之第1精製裝置161A與第2精製裝置161B該2個系統，且於第1精製裝置161A及第2精製裝置161B之上游分別設有入口閥22A、22B，於下游分別設有出口閥23A、23B。

入口閥22A、22B及出口閥23A、23B係以使自陽極7A、7B生成之氟氣僅通過第1精製裝置161A及第2精製裝置161B中之任一者之方式切換開閉。即，於第1精製裝置161A及第2精製裝置161B中之一者為運行狀態之情形時，另一者成為停止或待機狀態。精製裝置16亦可包含1個或3個以上之系統。

其次，對副生成氣體處理系統3進行說明。副生成氣體處理系統3包括第2主通路30及除害部34。連接於各電解槽1A、1B之第2氣室，用以將副生成氣體導出之副生成氣體導出路徑70A、70B被彙集而連接於第2主通路30。於第2主通路30中設有除害部34，副生成之氫氣係於除害部34經無害化後被放出。

其次，對電力供給系統80進行說明。於圖2中，符號80表示2個部位，該等指示電力供給系統80所包含之構成要素。對設置於電解槽單元50A所包含之電解槽1A之陽極7A與陰極8A，連接供給電解所需之電力之電源裝置9A。同樣地，對設置於電解槽單元50B所包含之電解槽1B之陽極7B與陰極8B，連接供給電解所需之電力之電源裝置9B。電源裝置9A、9B包含於電力供給系統80中。

對電源裝置9A、9B連接有控制器10。如下文所述，控制器10係於來自電源裝置9A、9B之輸出電壓下控制電源裝置9A、9B，且藉由直接控制輸出電壓而控制電源裝置9A、9B對電解槽1A、1B(電極對)供給之電力(電流)。

控制器10係利用電源裝置9A調整對陽極7A與陰極8A之電極間施加之電壓，另一方面自電源裝置9A收集實際通電之電壓值與電流值之資料。同樣地，控制器10係利用電源裝置9B調整對陽極7B與陰極8B之電極間施加之電壓，另一方面自電源裝置9B收集實際通電之電壓值與電流值之資料。

於本例中，對1台控制器10連接複數台電源裝置9A、9B，1台控制器10控制複數台電源裝置9A、9B。與此不同，亦可對電源裝置9A、9B之各者，連接單個控制器。於該構成中，所有控制器係利用乙太網路或RS-232C等介面連接，電源裝置之控制所需之資料於所有控制器共有。

圖3示意性地表示與圖2不同之氟氣生成裝置100之另一構成例。於圖2之構成例中，於電解槽單元50A、50B分別連接有1台各電源裝置9A或9B。於1台電源裝置9之輸出容量可供給複數個電解槽中之電解所需之電力之情形時，亦可自1台電源裝置9對複數個電解槽供給電力。例如於圖3所示之構成例中，對連接於控制器10之1台電源裝置9，並列連接3台電解槽單元50A~50C。

以下，參照圖2之構成例對利用控制器10對電解槽1A、1B之供給電力控制進行說明。如下文所詳細敍述般，控制器10於電壓下控制來自電源裝置9A、9B之輸出。本實施形態之氟氣生成裝置係於複數個電解槽中之氟氣生成量之控制中，決定向該複數個電解槽供給之總電流值，並基於所決定之總電流值調整對各電解槽之輸出電壓。

藉由基於總電流值而控制對複數個電解槽之供給電力，可自動供給所需量之氟氣。藉由調整電壓而非電流值來控制對複數個電極對之供給電力，而防止僅於特定之電解槽中腐蝕發展而電極電阻大幅度地增加，而使僅該特定之電解槽之電極對之負載大幅度地增大。如此，本實施形態之氟氣生成裝置可穩定地供給氟氣。

於一例中，控制器10係基於所決定之總電流值使對該複數個電解槽供給之電壓於同一方向上增減。藉此，可更加適當地防止僅於複數個電解槽中之特定電解槽中腐蝕大幅度地發展。

例如，控制器10係以輸出至複數個電解槽之電壓值之比為固定之方式調整輸出至複數個電解槽之各者之電壓。於圖2之例中，將自電源裝置9A輸出至電解槽1A之電壓值設為V1，將自電源裝置9B輸出至電解槽1B之電壓設為V2，控制器10係以V1與V2之比為固定之方式控制電源裝置9A、9B。V1與V2之比例如亦可根據電解槽1A、1B間之陽極7A、7B之電解面積之比而決定(例如其等一致)。於3個以上之電解槽之控制中，不同之電解槽對間之比相同或不同。

控制器10亦可以輸出至複數個電解槽之電壓值之增減量成為相同之方式控制電源裝置。例如，對複數個電解槽定義相同或不同之基準電壓值，控制器10使輸出至複數個電解槽之電壓自基準電壓值以相同之量變化，於各電解槽之間，輸出電壓之差量為固定。於差量為0時，對兩個電解槽之輸出電壓值相同。於3個以上之電解槽之控制中，不同之電解槽對之間之差量相同或不同。

藉此，於包括生成氟氣之複數個電解槽之氟氣生成裝置中，無需複雜之控制構成，不會僅使對一部分電解槽施加之負載大幅度地增大，可穩定地自動供給氟氣。

以下，對輸出至所有電解槽之電極對之電壓為相同之例進行說明。藉此，不使用具有高度運算能力之控制裝置，利用簡便之控制即可穩定地自動供給氟氣。

於圖3之構成例中，自一個電源裝置9對所有電解槽單元50A~50C之輸出為並列，所有輸出電壓相同。於上述例中，相當於電解槽間之電壓值之比為1或其差量為0之情形。於圖2之構成例中，自電源裝置9A對陽極7A與陰極8A之電極間施加之電壓及自電源裝置9B對陽極7B與陰極8B之電極間施加之電壓相同。如此，控制器10係以自電源裝置對電解槽之電極對輸出之電壓值於所有電解槽中相同之方式對各電源裝置輸出控制信號。

於因維護、或緊急時等情況中止複數台電解槽單元中之一部分電解槽單元之使用之情形時，存在不中止來自氟氣生成裝置100之氟氣之供給，而僅中止符合使用中止之電解槽單元使用之情況。於該情形時，僅對除符合使用中止之電解槽單元以外之電解槽(用於氟氣之生成之電解槽)之電極對施加相同之電壓。

於圖2中，控制器10係基於自利用監視緩衝槽21之壓力之壓力計24及於第1主通路15中在緩衝槽21之下游監視流量之流量計26所檢測出之資料(壓力及流量)進行運算而得之電流值與操作人員之輸入值(參數)，算出電解所需之電流值(對複數個電解槽施加之總電流值)，並藉由比較該算出值與各電解槽1A、1B中實際通電之電流值之總和，而進行自電源裝置9A、9B輸出之電壓之控制。

以下，對電流值之算出方法及電壓之控制方法之一例進行說明。控制器10係利用流量計26檢測自氟氣生成裝置100供給至外部裝置4之氟氣流量，並根據上述數式1自該檢測結果算出用以生成維持所檢測出之流量之氟氣之電解所需的電流值(目標電流值)。

具體而言，控制器10之ROM記憶有將上述數式1中之電流效率設為95%而將上述數式1變形而得之下述數式2。控制器10係根據該數式2而算出目標電流值。控制器10之RAM記憶算出之目標電流值。

檢測流量(L/min)=目標電流值(A)×6.6155×10^-3 (數式2)

對於目標電流值設定最低電流值。最低電流值係基於預先設定之最低電流密度之值而設定。此處，電流密度係電流值除以設置於電解槽1之陽極7之電解面積而得者。

例如，若所設定之最低電流密度為0.5A/dm²，則於陽極之電解面積為10dm²之情形時，最低電流值成為5A。藉此，電源裝置9A、9B係以即便由流量計26所檢測出之流量為0L/min，目標電流值亦不會成為0A之方式被控制。但，於由流量計26所檢測出之流量持續一定時間以上為0L/min之情形時，電源裝置9A、9B係以目標電流值成為0A之方式被控制。

控制器10係利用壓力計24檢測緩衝槽21內之壓力，並基於其檢測結果自目標電流值或其他預先設定之電流值算出修正電流值。於一例中，對於壓力計24中之檢測壓力，預先定義有複數個壓力範圍。

於以下所說明之例中，壓力被劃分為6個壓力範圍(劃分)，按照壓力由高到低之順序定義有劃分1~劃分6。劃分1之壓力範圍為最高，劃分6之壓力範圍為最低。壓力範圍之劃分係由緩衝槽21之容量及耐壓、以及升壓裝置17所包含之升壓泵之能力等決定。

對各劃分，定義修正電流值之運算方法。各劃分中之修正電流值之運算方法之例係如下所述。

劃分1：修正電流值=電解停止(()A)

劃分2：修正電流值=最低電流值

劃分3：修正電流值=目標電流值×90%

劃分4：修正電流值=目標電流值

劃分5：修正電流值=目標電流值×110%

劃分6：修正電流值=氟氣生成裝置100之最大電流值

控制器10係比較壓力計24之檢測結果與各劃分而特定包含檢測結果之劃分。控制器10係根據與經特定之劃分相關聯之運算方法而算出修正電流值。

對上述劃分6定義之運算方法中之「氟氣生成裝置100之最大電流值」係對由氟氣生成裝置100所包含之電解槽1A、1B或電源裝置9A、9B等各機器之規格所決定之氟氣生成裝置100之設計能力乘以一定之安全率而算出之電流值的上限。

再者，關於安全率，除基於氟氣生成裝置100之設計方針而決定以外，於存在因上述維護或緊急時等情況而中止使用之電解槽之情形時，亦根據其情況適時變更安全率。例如於按照安全率75%設計包括3台電解槽之氟氣生成裝置之情形時，3台電解槽運轉之情形時之最大電流值係作為氟氣生成裝置之設計能力×75%算出，於3台中之1台電解槽因維護而需要中止使用之情形時，安全率變更為75%之2/3即50%，最大電流值係作為氟氣生成裝置之設計能力×50%算出。

另一方面，關於操作氟氣生成裝置100之操作人員可變更之氟氣之目標流量之上限值，亦根據最大電流值而變更。具體而言，對上述數式2之電流值輸入氟氣生成裝置100之最大電流值而算出之流量係作為目標流量之上限值而被取入(被記憶)至控制器10中，於操作人員輸入之流量值大於該算出之目標流量之上限值之情形時，控制器10自動地將操作人員所輸入之流量值變更為目標流量之上限值。

控制器10係與上述修正電流值之運算同時進行實際電流值及電流偏差範圍之運算。具體而言，控制器10係自電源裝置9A、9B取入自氟氣生成裝置100所包含之所有電源裝置9A、9B之各者通電之電流值之資料，並將其等合計之值(總電流值)作為實際電流值而記憶於RAM中。控制器10係例如算出氟氣生成裝置100之最大電流值之2%作為電流偏差範圍，並將該值記憶於ROM中。

其次，控制器10將算出之修正電流值與實際電流值進行比較。於實際電流值高於修正電流值+電流偏差範圍之情形時，控制器10開始使自各電源裝置9A、9B輸出至各電解槽1A、1B之電壓值下降。該電壓值之下降速度因電解槽1A、1B之構成或氟氣生成裝置100整體之能力而異。

於下降速度較快之情形時，產生實際電流值之過沖等，控制精度降低。另一方面，於下降速度較慢之情形時，對外部裝置4之氟氣供給量之變化與氟氣生成量之變化之背離變大，而有緩衝槽21內之壓力異常地增加之可能性。因此，控制器10係預先算出適當之速度，並按照該速度使電壓下降。

控制器10係於電壓之下降中，自電源裝置9A、9B隨時取得電流值與電壓值之值，並監視該等值。於開始使電壓值下降之後，控制器10A保持固定之下降速度，若實際電流值=修正電流值，則停止電壓之下降。

另一方面，於修正電流值與實際電流值之比較中，於實際電流值低於修正電流值一電流偏差範圍之情形時，控制器10開始使自各電源裝置9A、9B輸出至各電解槽1A、1B之電壓值上升。再者，關於上升速度，控制器10亦預先算出適當之速度，並按照該速度使電壓上升。控制器10於開始使電壓值上升之後保持固定之上升速度，若實際電流值=修正電流值，則停止電壓之上升。

控制器10始終或每固定週期地進行修正電流值與實際電流值之比較，對電壓值進行調整。於控制器10每固定週期地實施修正電流值與實際電流值之比較之情形時，其週期之長度亦取決於氟氣生成裝置100本身之規格及其使用環境。例如，其週期係設定為未達10min。於設為10min以上之較長之週期之情形時，藉由對外部裝置4供給之氟氣之流量與電解槽1A、1B中所產生之氟氣之流量之背離，會產生緩衝槽21之壓力變動，而有難以將緩衝槽內之壓力控制在適當之範圍內之可能性。

控制器10亦可利用其他方法調整電源裝置9A、9B之輸出電壓。例如，控制器10自電壓變更開始前之電流值與電壓值計算各電解槽之電阻值，並使用該值算出實際電流值(電解槽1A、1B之電流值之總和)與修正電流值一致之推定電壓值。於變更為該電壓值之後，控制器10確認實際電流值，並根據實際電流值與修正電流值之差利用上述方法調整輸出電壓值。

如上所述，於本實施形態中，基於自緩衝槽向外部裝置供給之氟氣流量對自電源裝置供給至陽極與陰極之間的電流值進行運算，且該運算所得之電流值基於緩衝槽之壓力進行修正，藉此可更穩定地向外部裝置供給氟氣。

於同時控制複數台電解槽單元之情形時，藉由調整對各電解槽單元施加之電壓而控制電流，而根據各電解槽單元所包含之電解槽之電阻之差自動地分配通電之電流值，於因腐蝕等之產生而電阻增加之電解槽中電流變得難以流通，從而可減緩由腐蝕反應之促進所導致之電解槽之使用壽命之縮短化。

以上，對本發明之實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態。只要為業者，即可於本發明之範圍內容易地對上述實施形態之各要素進行變更、追加、變換。

例如，於上述例中係將精製裝置16設置於第1主通路15中，但為使精製裝置小型化，亦可準備與電解槽單元相同數量之精製裝置，並將其分別設置於各電解槽之主生成氣體導出路徑。於產生之主生成氣體中之氟氣之純度於產業上不成為問題之情形時，亦可不設置精製裝置。

上述例係參照流量計及壓力計之檢測值，基於利用複數個電解槽所得之氣體生成量(於上述例中為精製後之氟氣量)而決定修正電流值，但本發明亦可適用於不包括緩衝槽之氟氣生成裝置。例如，控制器監視供給至外部裝置之氟氣流量(表示利用複數個電解槽所得之氣體生成量之一個值)，以該流量接近於標準值之方式調整輸出至各電解槽之電壓。

如此，控制器除不使用主通路中之壓力檢測值而使用檢測氣體流量值調整輸出至各電解槽之電壓以外，亦可不參照氟氣流量，而利用自緩衝槽中之檢測壓力值(表示利用複數個電解槽所得之氣體生成量之一個值)算出之電流值調整輸出至各電解槽之電壓。例如，於上述六個劃分中，設定標準值來代替目標電流值。

本申請案係主張基於2012年8月10日於日本特許廳申請之日本專利特願2012-178055之優先權，且該申請案之所有內容係以參照之方式併入至本說明書中。