気体発生装置および気体発生方法
【課題】電解浴の液面高さの変動を抑制しつつメンテナンスコストを低減することが可能な気体発生装置および気体発生方法を提供する
【解決手段】制御装置９０には、陽極室４に設けられた液面センサ４０から出力信号が与えられる。この出力信号は、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高いか否かを示す。制御装置９０は、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高い場合に、インバータ回路２２Ｉにおいて発生されるコンプレッサ２２の駆動電圧の周波数を所定値分上昇させる。これにより、コンプレッサ２２が備えるモータの回転速度が上昇し、コンプレッサ２２から排出される水素ガスの排出圧が上昇し、陰極室３内の圧力が低下する。その結果、陰極室３内の電解浴５の液面高さが上昇するとともに陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも低くなる。
【解決手段】制御装置９０には、陽極室４に設けられた液面センサ４０から出力信号が与えられる。この出力信号は、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高いか否かを示す。制御装置９０は、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高い場合に、インバータ回路２２Ｉにおいて発生されるコンプレッサ２２の駆動電圧の周波数を所定値分上昇させる。これにより、コンプレッサ２２が備えるモータの回転速度が上昇し、コンプレッサ２２から排出される水素ガスの排出圧が上昇し、陰極室３内の圧力が低下する。その結果、陰極室３内の電解浴５の液面高さが上昇するとともに陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも低くなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体を発生する気体発生装置および気体発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体の製造工程等において、材料の洗浄および表面改質等の種々の用途でフッ素ガスが用いられている。その場合、フッ素ガス自体を用いる場合もあるが、フッ素ガスを基に合成されたＮＦ３（三フッ化窒素）ガス、ＮｅＦ（フッ化ネオン）ガス、およびＡｒＦ（フッ化アルゴン）ガス等の種々のフッ素系ガスを用いる場合もある。
【０００３】
このような現場において、フッ素ガスを安定に供給するために、例えばＨＦ（フッ化水素）を電気分解してフッ素ガスを発生するフッ素ガス発生装置が用いられる。
【０００４】
特許文献１に示されるフッ素ガス発生装置は、電解槽を備える。電解槽内は、隔壁により陰極室および陽極室に区画されている。電解槽内にはＫＦ−ＨＦ系混合溶融塩からなる電解浴が形成されている。陰極室内に陰極が設けられ、陽極室内に陽極が設けられている。ＨＦ供給ラインを通して電解槽内の電解浴にＨＦが供給され、ＨＦの電気分解が行われる。それにより、電解槽の陰極から水素ガスが発生し、陽極からフッ素ガスが発生する。
【０００５】
陰極室の上部には、水素ガスの出口が設けられている。陰極室内で発生した水素ガスは、出口から陰極側の水素ガスラインを通して排出される。水素ガスラインには、自動弁およびＨＦ吸着塔が介挿されている。さらに、陰極室の上部には、陰極室内に不活性ガスを供給するためのパージガス出入口が設けられている。これにより、陰極室内には、不活性ガスラインからパージガス出入口を通して不活性ガスを供給することが可能となっている。不活性ガスラインにも自動弁が介挿されている。
【０００６】
陽極室の上部には、フッ素ガスの出口が設けられている。陽極室内で発生したフッ素ガスは、出口からフッ素ガスラインを通して排出される。フッ素ガスラインには、ＨＦ吸着塔および自動弁が介挿されている。さらに、フッ素ガスラインにおいては、ＨＦ吸着塔および自動弁の下流側にコンプレッサユニットが設けられている。また、陽極室の上部には、陽極室内に不活性ガスを供給するためのパージガス出入口が設けられている。これにより、陽極室内にも、不活性ガスラインからパージガス出入口を通して不活性ガスを供給することが可能となっている。この不活性ガスラインにも自動弁が介挿されている。
【０００７】
陰極室および陽極室には、各室内の電解浴の液面高さを検出する液面センサが設けられている。水素ガスライン、フッ素ガスラインおよび不活性ガスラインに介挿される自動弁は、液面センサにより検出される各室内の電解浴の液面高さに連動して開閉する。液面センサにより検出される液面高さに応じて自動弁が開閉することにより、電解浴の液面高さの変動が抑制される。これにより、ＨＦの電気分解時における電解条件の変動が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−５２１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、電解浴の液面高さの変動を抑制するためには、頻繁に自動弁の開閉動作が行われる必要がある。特に、液面高さが常に変動する場合には、自動弁の単位時間当たりの開閉動作が多くなる。この場合、自動弁が短寿命化し、自動弁のメンテナンス（交換および補修等）を頻繁に行わなければならない。その結果、メンテナンスコストが高くなる。
【００１０】
本発明の目的は、電解浴の液面高さの変動を抑制しつつメンテナンスコストを低減することが可能な気体発生装置および気体発生方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）第１の発明に係る気体発生装置は、電気分解により第１および第２の気体を発生させる気体発生装置であって、第１室および第２室に区画され、電気分解される化合物を含む電解浴を収容する電解槽と、第１室において発生された第１の気体を排出する第１の気体排出経路と、第２室において発生された第２の気体を排出する第２の気体排出経路と、第２室内の電解浴の液面を検出する液面検出手段と、第１の気体排出経路に設けられ、モータを有する第１のポンプと、第１のポンプのモータに印加される駆動電圧を発生する第１のインバータ回路と、液面検出手段により検出される液面が予め定められた基準高さよりも高い場合に、第１のポンプのモータに印加される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が増加するように第１のインバータ回路を制御する制御手段とを備えるものである。
【００１２】
この気体発生装置においては、電解浴に含まれる化合物の電気分解が行われることにより、第１室において第１の気体が発生され、第２室において第２の気体が発生される。
【００１３】
第１室において発生された第１の気体は、モータを有する第１のポンプにより第１の気体排出経路を通して排出される。第２室において発生された第２の気体は、第２の気体排出経路から排出される。第１のポンプは、第１のインバータ回路により発生される駆動電圧がモータに印加されることにより動作する。
【００１４】
第２室内の電解浴の液面が液面検出手段により検出される。検出された液面が基準高さよりも高い場合に、第１のポンプのモータに印加される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が増加するように第１のインバータ回路が制御される。
【００１５】
この場合、第１のポンプのモータの回転数が上昇し、第１のポンプによる第１の気体の排出圧が上昇する。これにより、第１室内の圧力が低下する。それにより、第１室内の電解浴の液面が上昇するとともに、第２室内の電解浴の液面が基準高さ以下となるように調整される。このようにして電解浴の液面高さの変動が抑制される。
【００１６】
また、第１の気体排出経路においては、第１の気体の排出圧が第１のポンプのモータの回転速度を変化させることにより調整されるので、開閉弁の開閉動作により第１の気体の排出圧を調整する必要がなくなる。これにより、開閉弁の早期劣化に伴うメンテナンスが不要となり、メンテナンス回数が低減される。その結果、気体発生装置のメンテナンスコストが低減される。
【００１７】
（２）気体発生装置は、第１室内の圧力を検出する第１の圧力検出手段をさらに備え、制御手段は、液面検出手段により検出される液面が基準高さ以下である場合に、第１の圧力検出手段により検出される圧力が第１の目標値に近づくように第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御してもよい。
【００１８】
この場合、第１の室内の圧力が第１の圧力検出手段により検出される。液面検出手段により検出される液面が基準高さ以下である場合に、第１の圧力検出手段により検出された圧力が第１の目標値に近づくように第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が制御される。
【００１９】
これにより、第１のポンプのモータの回転数が変化し、第１のポンプによる第１の気体の排出圧が変化する。それにより、第１室内の圧力が第１の目標値に近づくように調整される。したがって、第２室内の液面高さの変動を抑制しつつ第１室内の圧力の変動を抑制することができる。
【００２０】
（３）気体発生装置は、第２の気体排出経路に設けられ、モータを有する第２のポンプと、第２のポンプのモータに印加される駆動電圧を発生する第２のインバータ回路と、第２室内の圧力を検出する第２の圧力検出手段とをさらに備え、制御手段は、第２の圧力検出手段により検出される圧力が第２の目標値に近づくように第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御してもよい。
【００２１】
この場合、第２室において発生された第２の気体は、モータを有する第２のポンプにより第２の気体排出経路を通して排出される。第２のポンプは、モータに第２のインバータ回路が発生する駆動電圧が印加されることにより動作する。
【００２２】
第２の室内の圧力が第２の圧力検出手段により検出される。第２の圧力検出手段により検出された圧力が第２の目標値に近づくように第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が制御される。
【００２３】
これにより、第２のポンプのモータの回転数が変化し、第２のポンプによる第２の気体の排出圧が変化する。それにより、第２室内の圧力が第２の目標値に近づくように調整される。したがって、第２室内の液面高さの変動を抑制しつつ第２室内の圧力の変動を抑制することができる。
【００２４】
（４）気体発生装置は、第１室内の圧力を検出する第１の圧力検出手段と、第２の気体排出経路に設けられ、モータを有する第２のポンプと、第２のポンプのモータに印加される駆動電圧を発生する第２のインバータ回路と、第２室内の圧力を検出する第２の圧力検出手段とをさらに備え、制御手段は、液面検出手段により検出される液面が基準高さ以下である場合に、第１の圧力検出手段により検出される圧力が第１の目標値に近づくように第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御するとともに、第２の圧力検出手段により検出される圧力が第１の目標値よりも小さい第２の目標値に近づくように第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御してもよい。
【００２５】
この場合、第１の室内の圧力が第１の圧力検出手段により検出される。液面検出手段により検出される液面が基準高さ以下である場合に、第１の圧力検出手段により検出された圧力が第１の目標値に近づくように第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が制御される。
【００２６】
これにより、第１のポンプのモータの回転数が変化し、第１のポンプによる第１の気体の排出圧が変化する。それにより、第１室内の圧力が第１の目標値に近づくように調整される。したがって、第２室内の液面高さの変動を抑制しつつ第１室内の圧力の変動を抑制することができる。
【００２７】
また、第２室において発生された第２の気体は、モータを有する第２のポンプにより第２の気体排出経路を通して排出される。第２のポンプは、モータに第２のインバータ回路が発生する駆動電圧が印加されることにより動作する。
【００２８】
第２の室内の圧力が第２の圧力検出手段により検出される。第２の圧力検出手段により検出された圧力が第２の目標値に近づくように第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が制御される。
【００２９】
これにより、第２のポンプのモータの回転数が変化し、第２のポンプによる第２の気体の排出圧が変化する。それにより、第２室内の圧力が第２の目標値に近づくように調整される。したがって、第２室内の液面高さの変動を抑制しつつ第２室内の圧力の変動を抑制することができる。
【００３０】
第２の目標値は第１の目標値よりも小さい。この場合、第１室内の圧力および第２室内の圧力がそれぞれ第１および第２の目標値に近づくように調整されるので、第２室内の圧力が第１室内の圧力に比べて低くなる。これにより、第１室内の電解浴の液面が第２室内の電解浴の液面よりも高くなるように上昇することが抑制される。
【００３１】
（５）気体発生装置は、第１の気体排出経路に設けられる第１の開閉弁と、第２の気体排出経路に設けられる第２の開閉弁とをさらに備え、制御手段は、電解槽において電気分解が行われる場合に第１および第２の開閉弁を開き、電解槽において電気分解が行われない場合に第１および第２の開閉弁を閉じてもよい。
【００３２】
この場合、電解槽において電気分解が行われる場合に第１および第２の開閉弁が開かれ、電解槽において電気分解が行われない場合に第１および第２の開閉弁が閉じられる。
【００３３】
これにより、電解槽において電気分解が行われる場合には、第１室で発生される第１の気体を第１の気体排出経路を通して排出することができる。また、第２室で発生される第２の気体を第２の気体排出経路を通して排出することができる。
【００３４】
一方、電解槽において電気分解が行われない場合には、気体発生装置の外部の雰囲気が、第１の気体排出経路を通して第１室に逆流することが防止される。また、気体発生装置の外部の雰囲気が、第２の気体排出経路を通して第２室に逆流することが防止される。
【００３５】
（６）第１室は陰極室であり、第２室は陽極室であってもよい。
【００３６】
この場合、陽極室内の電解浴の液面が液面検出手段により検出される。検出された液面が基準高さよりも高い場合に、第１のポンプのモータに印加される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が増加するように第１のインバータ回路が制御される。
【００３７】
これにより、第１のポンプのモータの回転数が上昇し、第１のポンプによる第１の気体の排出圧が上昇する。それにより、陽極室内の圧力が低下する。そして、陽極室内の電解浴の液面が上昇するとともに、陰極室内の電解浴の液面が基準高さ以下となるように調整される。
【００３８】
（７）第２の気体はフッ素であってもよい。フッ素が発生される第２室においては、化合物の電気分解時に電解浴の液面が上昇しやすい。このような場合でも、第２室内の電解浴の液面高さの変動が抑制されるので、フッ素を安定的に供給することが可能となる。
【００３９】
（８）第２の発明に係る気体発生方法は、第１室および第２室に区画された電解槽を用いて電気分解により第１および第２の気体を発生させる気体発生方法であって、電解槽内に収容される電解浴に電圧を印加することにより第１室および第２室においてそれぞれ第１および第２の気体を発生させるとともに、第１室および第２室において発生された第１および第２の気体をそれぞれ第１および第２の気体排出経路を通して排出するステップと、第１の気体排出経路を通して第１の気体の排出をモータを有する第１のポンプにより制御するステップと、第２室内の電解浴の液面を検出するステップと、第１のポンプのモータに第１のインバータ回路により駆動電圧を印加するステップと、検出される液面が予め定められた基準高さよりも高い場合に、第１のポンプのモータに印加される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が増加するように第１のインバータ回路を制御するステップとを含むものである。
【００４０】
この気体発生方法においては、電解槽内に収容される電解浴に電圧が印加されることにより、第１室において第１の気体が発生され、第２室において第２の気体が発生される。第１室および第２室において発生された第１および第２の気体がそれぞれ第１および第２の気体排出経路を通して排出される。第１の気体排出経路を通しての第１の気体の排出は、モータを有する第１のポンプにより制御される。第１のポンプは、第１のインバータ回路により駆動電圧がモータに印加されることにより動作する。
【００４１】
第２室内の電解浴の液面が検出される。検出された液面が基準高さよりも高い場合に、第１のポンプのモータに印加される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が増加するように第１のインバータ回路が制御される。
【００４２】
この場合、第１のポンプのモータの回転数が上昇し、第１のポンプによる第１の気体の排出圧が上昇する。これにより、第１室内の圧力が低下する。それにより、第１室内の電解浴の液面が上昇するとともに、第２室内の電解浴の液面が基準高さ以下となるように調整される。このようにして電解浴の液面高さの変動が抑制される。
【００４３】
また、第１の気体排出経路においては、第１の気体の排出圧が第１のポンプのモータの回転速度を変化させることにより調整されるので、開閉弁の開閉動作により第１の気体の排出圧を調整する必要がなくなる。これにより、開閉弁の早期劣化に伴うメンテナンスが不要となり、メンテナンス回数が低減される。その結果、気体発生装置のメンテナンスコストが低減される。
【００４４】
（９）気体発生方法は、第１室内の圧力を検出するステップと、検出される液面が予め定められた基準高さ以下である場合に、検出される第１室内の圧力が第１の目標値に近づくように第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御するステップと、第２の気体排出経路を通して第２の気体の排出をモータを有する第２のポンプにより制御するステップと、第２のポンプのモータに第２のインバータ回路により駆動電圧を印加するステップと、第２室内の圧力を検出するステップと、検出される第２室内の圧力が第１の目標値よりも小さい第２の目標値に近づくように第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御するステップとをさらに備えてもよい。
【００４５】
この場合、第１の室内の圧力が検出される。検出される液面が基準高さ以下である場合に、検出された圧力が第１の目標値に近づくように第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が制御される。
【００４６】
これにより、第１のポンプのモータの回転数が変化し、第１のポンプによる第１の気体の排出圧が変化する。それにより、第１室内の圧力が第１の目標値に近づくように調整される。したがって、第２室内の液面高さの変動を抑制しつつ第１室内の圧力の変動を抑制することができる。
【００４７】
第２室において発生された第２の気体は、モータを有する第２のポンプにより第２の気体排出経路を通して排出される。第２のポンプは、モータに第２のインバータ回路が発生する駆動電圧が印加されることにより動作する。
【００４８】
第２の室内の圧力が検出される。検出された圧力が第２の目標値に近づくように第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が制御される。
【００４９】
これにより、第２のポンプのモータの回転数が変化し、第２のポンプによる第２の気体の排出圧が変化する。それにより、第２室内の圧力が第２の目標値に近づくように調整される。したがって、第２室内の液面高さの変動を抑制しつつ第２室内の圧力の変動を抑制することができる。
【００５０】
第２の目標値は第１の目標値よりも小さい。この場合、第１室内の圧力および第２室内の圧力がそれぞれ第１および第２の目標値に近づくように調整されるので、第２室内の圧力が第１室内の圧力に比べて低くなる。これにより、第１室内の電解浴の液面が第２室内の電解浴の液面よりも高くなるように上昇することが抑制される。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、電解浴の液面高さの変動を抑制しつつメンテナンスコストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るフッ素ガス発生装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１のフッ素ガス発生装置における制御系の一部を示すブロック図である。
【図３】液面制御および圧力制御の具体例を説明するためのグラフである。
【図４】液面制御および圧力制御を用いた電気分解の一連の処理を示すフローチャートである。
【図５】液面制御および圧力制御を用いた電気分解の一連の処理を示すフローチャートである。
【図６】他の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置の構成を示す模式図である。
【図７】さらに他の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明の一実施の形態に係る気体発生装置および気体発生方法について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態においては、気体発生装置の一例として、フッ素ガスを発生するフッ素ガス発生装置について説明する。
【００５４】
（１）フッ素ガス発生装置の構成
図１は、本発明の一実施の形態に係るフッ素ガス発生装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、フッ素ガス発生装置１００は、電解槽１を備える。電解槽１は、例えばＮｉ（ニッケル）、モネル、純鉄もしくはステンレス鋼等の金属または合金により形成されている。電解槽１内は、隔壁２により陰極室３および陽極室４に区画されている。隔壁２は、例えばＮｉまたはモネルからなる。
【００５５】
電解槽１内にはＫＦ−ＨＦ系混合溶融塩からなる電解浴５が形成されている。陰極室３内に例えばＮｉ（ニッケル）からなる陰極６が設けられ、陽極室４内に例えば低分極性炭素からなる陽極７が設けられている。ＨＦ供給管１０を通して電解槽１内の電解浴５にＨＦ（フッ化水素）が供給され、ＨＦの電気分解が行われる。それにより、電解槽１の陰極６から主として水素ガスが発生し、陽極７から主としてフッ素ガスが発生する。
【００５６】
陰極室３の上部には、陰極出口２０ａが設けられている。陰極出口２０ａには水素ガス排出管２０の一端（上流端）が接続されている。陰極室３内で発生した水素ガスは、陰極出口２０ａから水素ガス排出管２０を通して排出される。水素ガス排出管２０には、上流から下流にかけてＨＦ吸着塔２４、制御バルブ２１、コンプレッサ２２および制御バルブ２３がこの順で介挿されている。
【００５７】
ＨＦ吸着塔２４にはＮａＦ等が充填される。このＨＦ吸着塔２４は、陰極室３から排出された水素ガスおよびＨＦの混合ガス中のＨＦを吸着する。コンプレッサ２２にはインバータ回路２２Ｉが接続されている。インバータ回路２２Ｉにより発生された駆動電圧がコンプレッサ２２に与えられる。
【００５８】
水素ガス排出管２０の下流端は、例えば工場の排気ラインに接続される。これにより、陰極室３から排出された水素ガスが、工場の排気ラインを通して排出される。
【００５９】
陽極室４の上部には、陽極出口３０ａが設けられている。陽極出口３０ａにはフッ素ガス排出管３０の一端（上流端）が接続されている。陽極室４内で発生したフッ素ガスは、陽極出口３０ａからフッ素ガス排出管３０を通して排出される。フッ素ガス排出管３０には、上流から下流にかけてＨＦ吸着塔３４、制御バルブ３１、コンプレッサ３２および制御バルブ３３がこの順で介挿されている。
【００６０】
ＨＦ吸着塔３４にはＮａＦ等が充填される。このＨＦ吸着塔３４は、陽極室４から排出されたフッ素ガスおよびＨＦの混合ガス中からＨＦを吸着する。コンプレッサ３２にはインバータ回路３２Ｉが接続されている。インバータ回路３２Ｉにより発生された駆動電圧がコンプレッサ３２に与えられる。
【００６１】
フッ素ガス排出管３０の下流端は、例えば工場の製造ラインに接続される。これにより、陽極室４から排出されたフッ素ガスが、予め定められた流量で工場の製造ライン等に供給される。
【００６２】
陰極室３には、陰極室３内の圧力を測定する圧力計ＰＳ１が設けられている。陽極室４には、陽極室４内の圧力を測定する圧力計ＰＳ２が設けられている。さらに、陽極室４には、陽極室４内の電解浴５の液面高さを検出する液面センサ４０が設けられている。
【００６３】
ＨＦ供給管１０には、自動弁１１およびオリフィス１２が介挿されている。電解浴５がＨＦ供給管１０に吸い込まれることを防止するために、オリフィス１２の下流のＨＦ供給管１０と水素ガス排出管２０との間に制御バルブ１３が接続されている。なお、ＨＦ供給管１０には図示しない圧力計が設けられている。
【００６４】
本実施の形態においては、コンプレッサ２２，３２として、それぞれ金属製のベローズおよび後述するモータ２２Ｍ，２３Ｍ（図２）を備えるベローズコンプレッサが用いられる。コンプレッサ２２，３２の動作時には、モータ２２Ｍ，２３Ｍにより金属製のベローズが伸縮される。このときの、ベローズの伸縮量および伸縮周期を調整することにより、コンプレッサ２２，２３による気体（水素ガスおよびフッ素ガス）の排出圧を調整することができる。なお、ベローズの伸縮量とは、最も伸びた状態のベローズの長さと最も縮んだ状態のベローズの長さとの差である。
【００６５】
（２）フッ素ガス発生装置の制御系
制御装置９０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）およびメモリまたはマクロコンピュータを含み、フッ素ガス発生装置１００の各構成要素の動作を制御する。
【００６６】
図２は、図１のフッ素ガス発生装置１００における制御系の一部を示すブロック図である。図２に示すように、制御装置９０には、陽極室４に設けられた液面センサ４０から出力信号が与えられる。この出力信号は、陽極室４内の電解浴５の液面高さが予め定められた液面高さ（以下、基準高さと呼ぶ。）よりも高いか否かを示す。制御装置９０は、液面センサ４０からの出力信号に基づいて、インバータ回路２２Ｉを制御する。
【００６７】
具体的には、制御装置９０は、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高い場合に、インバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の周波数を所定値（例えば１０Ｈｚ以上２０Ｈｚ以下）分上昇させる。これにより、コンプレッサ２２が備えるモータ２２Ｍの回転速度が上昇し、ベローズの伸縮周期が短くなる。それにより、コンプレッサ２２から排出される水素ガスの排出圧が上昇し、陰極室３内の圧力が低下する。その結果、陰極室３内の電解浴５の液面高さが上昇するとともに陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも低くなる。
【００６８】
一方、制御装置９０は、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さ以下である場合には、インバータ回路２２Ｉにおいて発生されるコンプレッサ２２の駆動電圧の周波数を上記の所定値分上昇させない。
【００６９】
このように、制御装置９０は、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高くなった場合に、その液面高さが基準高さ以下となるようにインバータ回路２２Ｉを制御する。
【００７０】
以下の説明では、制御装置９０による液面センサ４０からの出力信号に基づくインバータ回路２２Ｉの制御を液面制御と呼ぶ。
【００７１】
なお、上記では、インバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の周波数を変化させることにより液面制御が行われる例を説明したが、液面制御は、インバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の実効値を変化させることにより行われてもよい。この場合、ベローズの伸縮量が変化することによりコンプレッサ２２から排出される水素ガスの排出圧が制御され、陰極室３内の圧力が変化する。その結果、陰極室３内の電解浴５の液面高さが変化するとともに陽極室４の液面高さが調整される。
【００７２】
液面制御は、インバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の実効値および周波数をともに変化させることにより行われてもよい。ベローズの伸縮量および伸縮周期が変化することによりコンプレッサ２２から排出される水素ガスの排出圧が制御され、陰極室３内の圧力が変化する。その結果、陰極室３内の電解浴５の液面高さが変化するとともに陽極室４の液面高さが調整される。
【００７３】
また、制御装置９０には、陰極室３に設けられた圧力計ＰＳ１から出力信号が与えられる。制御装置９０は、圧力計ＰＳ１からの出力信号に基づいて、インバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御する。これにより、陰極室３内の圧力が調整される。
【００７４】
例えば、ＨＦの電気分解時に圧力計ＰＳ１により測定される陰極室３内の圧力の値（以下、陰極室圧力値と呼ぶ）と所定の値（目標圧力値）とが一致しない場合、制御装置９０は陰極室圧力値と目標圧力値との差が減少するようにインバータ回路２２Ｉを制御する。なお、目標圧力値は、例えば絶対圧で１００ｋＰａに設定される。
【００７５】
さらに、制御装置９０には、陽極室４に設けられた圧力計ＰＳ２から出力信号が与えられる。制御装置９０は、圧力計ＰＳ２からの出力信号に基づいて、インバータ回路３２Ｉにおいて発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御する。これにより、陽極室４内の圧力が調整される。
【００７６】
例えば、ＨＦの電気分解時に圧力計ＰＳ２により測定される陽極室４内の圧力の値（以下、陽極室圧力値と呼ぶ）と所定の値（目標圧力値）とが一致しない場合、制御装置９０は陽極室圧力値と目標圧力値との差が減少するようにインバータ回路３２Ｉを制御する。なお、目標圧力値は、例えば絶対圧で１００ｋＰａに設定される。
【００７７】
以下の説明では、制御装置９０による圧力計ＰＳ１，ＰＳ２からの出力信号に基づくインバータ回路２２Ｉ，３２Ｉの制御を圧力制御と呼ぶ。
【００７８】
制御装置９０は、ＨＦの電気分解が行われている場合に制御バルブ２１，２３，３１，３３を開状態にし、ＨＦの電気分解が行われていない場合に制御バルブ２１，２３，３１，３３を閉状態にする。これにより、ＨＦの電気分解が行われていない場合に、コンプレッサ２２，３２の下流側の水素ガスまたはフッ素ガスが陰極室３または陽極室４に吸い込まれることが防止される。また、制御装置９０は、制御バルブ１３の開閉状態を制御する。
【００７９】
上記のように、このフッ素ガス発生装置１００においては、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高くなった場合に、その液面高さが基準高さ以下となるようにインバータ回路２２Ｉが制御される。この理由について説明する。
【００８０】
図１に示す電解槽１内でＨＦの電気分解を行う場合には、陰極室３内の電解浴５の液面高さに比べて、陽極室４内の電解浴５の液面高さが上昇しやすい。そのため、本実施の形態では、液面センサ４０からの出力信号に基づいてインバータ回路２２Ｉを制御することにより、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高くなった場合にその液面高さが基準高さ以下となるように調整し、液面高さの変動を抑制している。
【００８１】
液面制御においては、インバータ回路２２Ｉが制御される。この理由について説明する。
【００８２】
上述のように、図１のフッ素ガス発生装置１００においては、陽極室４から排出されたフッ素ガスが、予め定められた流量でフッ素ガス排出管３０を通して工場の製造ライン等に供給される。そのため、コンプレッサ３２から排出されるフッ素ガスの排出圧はほぼ一定に保たれることが好ましい。
【００８３】
そこで、本実施の形態では、インバータ回路２２Ｉを制御することにより水素ガス排出管２０に介挿されたコンプレッサ２２の排出圧を変化させる。これにより、フッ素ガス排出管３０から排出されるフッ素ガスの流量を大きく変動させることなく、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さ以下となるように調整することができる。
【００８４】
（３）液面制御および圧力制御の具体例
図３は、液面制御および圧力制御の具体例を説明するためのグラフである。図３（ａ）に液面制御および圧力制御を行った場合のモータ２２Ｍ，３２Ｍの回転速度を示す。図３（ａ）において、縦軸は回転速度を表し、横軸は時間を表す。また、太い実線がモータ２２Ｍの回転速度を表し、一点鎖線がモータ３２Ｍの回転速度を表す。
【００８５】
また、図３（ｂ）に液面制御および圧力制御を行った場合の陰極室圧力値および陽極室圧力値を示す。図３（ｂ）において、縦軸は圧力を表し、横軸は時間を表す。また、太い破線が陰極室圧力値を表し、実線が陽極室圧力値を表す。
【００８６】
時点ｔ０において、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さ以下の状態でＨＦの電気分解が開始される。時点ｔ０から時点ｔ１にかけて電解浴５の液面高さが基準高さ以下の状態で維持される場合、制御装置９０は圧力計ＰＳ１，ＰＳ２（図１）からの出力信号に基づいてインバータ回路２２Ｉ，３２Ｉの制御を行う（圧力制御）。
【００８７】
これにより、図３（ａ）に示すように、電解浴５の液面高さが基準高さ以下である期間ＰＰにおいては、陰極室圧力値および陽極室圧力値の変動に応じてインバータ回路２２Ｉ，３２Ｉが制御されることにより、モータ２２Ｍ，３２Ｍの回転速度が緩やかに変化している。このようにして陰極室３内の圧力および陽極室４内の圧力が目標圧力値Ｕに近づくように調整される。
【００８８】
時点ｔ１から時点ｔ２にかけて電解浴５の液面高さが基準高さよりも高い状態が継続される場合には、その期間ＬＰ中インバータ回路２２Ｉにおいて発生されるコンプレッサ２２の駆動電圧の周波数が時点ｔ１における周波数に対して所定値分Ｔ上昇された状態で維持される（液面制御）。これにより、電解浴５の液面高さが基準高さ以下となるように調整される。なお、所定値Ｔは例えば５Ｈｚ以上１５Ｈｚ以下程度に設定される。
【００８９】
時点ｔ２において、電解浴５の液面高さが基準高さ以下になると、インバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の周波数がその時点ｔ２における周波数に対して所定値Ｔ分下降される。これにより、図３（ａ）に示すように、モータ２２Ｍの回転速度は、時点ｔ２から所定値分Ｔ急峻に下降し、期間ＬＰの開始時点（時点ｔ１）の回転速度とほぼ同じ回転速度になる。
【００９０】
図３の例では、時点ｔ２以降、時点ｔ３から時点ｔ４の間、時点ｔ５から時点ｔ６の間、および時点ｔ７から時点ｔ８の間で液面高さが基準高さよりも高くなる。これらの期間ＬＰにおいても、上記と同様にインバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の周波数が各期間ＬＰの開始時点（時点ｔ３，ｔ５，ｔ７）における周波数に対して所定値分Ｔ上昇された状態で維持される（液面制御）。これにより、電解浴５の液面高さが基準高さ以下となるように調整される。
【００９１】
なお、上記の各期間ＬＰにおいて、制御装置９０は圧力計ＰＳ２（図１）からの出力信号に基づくインバータ回路３２Ｉの制御を継続している（圧力制御）。それにより、図３（ａ）に示すように、モータ３２Ｍの回転速度は、各期間ＬＰにおいても緩やかな変化を示している。
【００９２】
時点ｔ０から時点ｔ１の間の期間ＰＰと同様に、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さ以下である時点ｔ２から時点ｔ３の間、時点ｔ４から時点ｔ５の間、および時点ｔ６から時点ｔ７の間の各期間ＰＰにおいても、陰極室圧力値および陽極室圧力値の変動に応じてインバータ回路２２Ｉ，３２Ｉが制御される。これにより、図３（ｂ）に示すように、各期間ＰＰにおいては、陰極室圧力値が緩やかに目標圧力値Ｕに近づいている。また、陽極室圧力値が緩やかに目標圧力値Ｕに近づいている。
【００９３】
上記より、制御装置９０が液面制御および圧力制御を行うことにより、電解浴５の液面高さの変動が抑制されつつ、陰極室３内および陽極室４内の圧力の変動が抑制されている。
【００９４】
（４）制御フロー
図４および図５は、液面制御および圧力制御を用いた電気分解の一連の処理を示すフローチャートである。なお、以下では、制御装置９０によるインバータ回路２２Ｉの制御を説明する。初期状態においては、予めコンプレッサ２２，３２が所定の回転速度で動作している。
【００９５】
まず、制御装置９０は、図示しない入力装置等により、ＨＦの電気分解の開始が指令されると、陰極６と陽極７との間に所定の電圧を印加し（ステップＳ１）、水素ガス排出管２０に介挿された２つの制御バルブ２１，２３を開状態にする（ステップＳ２）。
【００９６】
次に、制御装置９０は、液面センサ４０からの出力信号に基づいて陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高いか否かを判別する（ステップＳ３）。
【００９７】
液面高さが基準高さよりも高い場合、制御装置９０は、インバータ回路２２Ｉを制御することにより、モータ２２Ｍの回転速度を所定値Ｔ分上昇させる（ステップＳ４）。例えば、制御装置９０は、インバータ回路２２Ｉにおいて発生されるコンプレッサ２２の駆動電圧の周波数を現在の周波数に比べて所定値分上昇させることによりモータ２２Ｍの回転速度を所定値Ｔ分上昇させる。
【００９８】
続いて、制御装置９０は、液面センサ４０からの出力信号に基づいて陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高いか否かを判別する（ステップＳ５）。この処理は、液面高さが基準高さ以下になるまで繰り返し実行される。その後、液面高さが基準高さ以下になると、制御装置９０は、インバータ回路２２Ｉを制御することにより、モータ２２Ｍの回転速度を所定値Ｔ分下降させる（ステップＳ６）、ステップＳ３の処理に戻る。
【００９９】
ステップＳ３において、液面高さが基準高さよりも高い場合、制御装置９０は、圧力計ＰＳ１により測定される陰極室圧力値を取得する（ステップＳ７）。
【０１００】
ここで、制御装置９０においては、予め陰極室３の目標圧力値Ｕが記憶されている。目標圧力値Ｕの設定は、例えば作業者が入力装置等を操作することにより行われる。
【０１０１】
制御装置９０は、取得された陰極室圧力値と予め設定された目標圧力値Ｕとが一致するか否かを判別する（ステップＳ８）。
【０１０２】
陰極室圧力値と目標圧力値Ｕとが一致する場合、制御装置９０は図２のインバータ回路２２Ｉを制御することにより、モータ２２Ｍの回転速度を現在の値で維持する（ステップＳ９）。例えば、制御装置９０は、インバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の周波数を現在の値で維持することによりモータ２２Ｍの回転速度を維持させる。
【０１０３】
陰極室圧力値と目標圧力値Ｕとが一致しない場合、制御装置９０は陰極室圧力値と目標圧力値Ｕとの差が減少するようにインバータ回路２２Ｉを制御し、モータ２２Ｍの回転速度を変更する（ステップＳ１０）。例えば、制御装置９０は、陰極室圧力値と目標圧力値Ｕとの差が減少するように、インバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の周波数を現在の値から変動させることによりモータ２２Ｍの回転速度を変動させる。
【０１０４】
例えば、陰極室圧力値が目標圧力値Ｕよりも低い場合には、制御装置９０はモータ２２Ｍに印加される駆動電圧が低下するようにインバータ回路２２Ｉを制御する。それにより、モータ２２Ｍの回転速度が低下し、コンプレッサ２２の排出圧が低下する。その結果、陰極室圧力値が目標圧力値Ｕに近づくように上昇し、陰極室圧力値と目標圧力値Ｕとの差が減少する。
【０１０５】
逆に、陰極室圧力値が目標圧力値Ｕよりも高い場合には、制御装置９０はモータ２２Ｍに印加される駆動電圧が上昇するようにインバータ回路２２Ｉを制御する。それにより、モータ２２Ｍの回転速度が上昇し、コンプレッサ２２の排出圧が上昇する。その結果、陰極室圧力値が目標圧力値Ｕに近づくように低下し、陽極室圧力値と目標圧力値Ｕとの差が減少する。
【０１０６】
ステップＳ１０，Ｓ１１のいずれかの処理後、制御装置９０は、入力装置等によりＨＦの電気分解の終了が指令されたか否かを判別する（ステップＳ１２）。電気分解の終了が指令されない場合、制御装置９０は、ステップＳ３の処理に戻る。一方、電気分解の終了が指令された場合、制御装置９０は、陰極６と陽極７との間への電圧の印加を終了し（ステップＳ１３）、水素ガス排出管２０に介挿された２つの制御バルブ２１，２３を閉状態にする（ステップＳ１４）。これにより、ＨＦの電気分解が終了する。
【０１０７】
図４および図５のフローチャートにおいては、ステップＳ３〜Ｓ６の処理が上述の液面制御に相当し、ステップＳ７〜Ｓ１０の処理が上述の圧力制御に相当する。
【０１０８】
上記では、制御装置９０によるインバータ回路２２Ｉの制御を説明したが、制御装置９０は、ＨＦの電気分解が開始されることにより上記ステップＳ７〜Ｓ１０の処理と同様に、インバータ回路３２Ｉを制御する。
【０１０９】
（５）効果
（５−ａ）このフッ素ガス発生装置１００においては、制御装置９０により液面制御が行われる。これにより、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高くなった場合でも、その液面高さが基準高さ以下となるように調整される。このようにして電解浴５の液面高さの変動が抑制される。
【０１１０】
また、液面制御は、コンプレッサ２２のモータ２２Ｍの回転速度を変化させることにより調整されるので、制御バルブ２１，２３，３１，３３等の開閉動作により水素ガス排出管２０における水素ガスの排出圧を調整する必要がなくなる。これにより、制御バルブ２１，２３，３１，３３の早期劣化に伴うメンテナンスが不要となり、メンテナンス回数が低減される。その結果、フッ素ガス発生装置１００のメンテナンスコストが低減される。
【０１１１】
（５−ｂ）また、このフッ素ガス発生装置１００においては、制御装置９０が液面制御に加えて圧力制御を行う。これにより、電解浴５の液面高さの変動が抑制されつつ、陰極室３内および陽極室４内の圧力の変動が抑制される。その結果、ＨＦの電気分解における電解条件の変動が抑制される。
【０１１２】
（５−ｃ）液面制御および圧力制御は、インバータ回路２２Ｉ，３２Ｉを制御してモータ２２Ｍの回転速度を変化させることにより行われる。これにより、制御バルブ２１，２３，３１，３３を開閉する場合に比べて、水素ガス排出管２０における水素ガスの排出圧の調整、およびフッ素ガス排出管３０におけるフッ素ガスの排出圧の調整を容易かつ細やかに行うことができる。そのため、電解槽１が小型化される場合でも、容易かつ細やかに各室３，４内の圧力を制御することが可能となる。したがって、フッ素ガス発生装置１００の小型化が可能となる。
【０１１３】
（６）他の実施の形態
（６−ａ）上記の実施の形態では、圧力制御を行うために、陰極室圧力値および陽極室圧力値に対して共通の目標圧力値Ｕが設定される例を説明した。これに限らず、陰極室圧力値に対して設定される目標圧力値（第１目標圧力値）と陽極室圧力値に対して設定される目標圧力値（第２目標圧力値）とが互いに異なってもよい。この場合、例えば第２目標圧力値は、第１目標圧力値に比べて小さくなるように設定することが好ましい。
【０１１４】
これにより、圧力制御により陰極室圧力値が第１の目標圧力値に近づくように調整され、陽極室圧力値が第１の目標圧力値よりも小さい第２の目標圧力値に近づくように調整される。したがって、陰極室３内の圧力が陽極室４内の圧力に比べて低くなる。その結果、陰極室３内の電解浴５の液面高さが、陽極室４内の電解浴５の液面高さよりも高くなるように上昇することが抑制される。
【０１１５】
例えば第１の目標圧力値は絶対圧で１００ｋＰａに設定され、第２の目標圧力値は絶対圧で９５ｋＰａ以上９９ｋＰａ以下に設定される。
【０１１６】
なお、第１の目標圧力値および第２の目標圧力値は、陰極室３の容積および陽極室４の容積に応じて適宜設定してもよい。
【０１１７】
（６−ｂ）上述のように、図１のフッ素ガス発生装置１００においては、陽極室４に電解浴５の液面高さを検出する液面センサ４０が設けられている。液面センサ４０からの出力信号に基づいて制御装置９０が液面制御を行う。
【０１１８】
これに限らず、フッ素ガス排出管３０から排出されるフッ素ガスの流量が特に定められていない場合には、液面センサ４０は陰極室３に設けられてもよい。また、制御装置９０は、陰極室３に設けられた液面センサ４０の出力信号に基づいて液面制御を行ってもよい。
【０１１９】
図６は、他の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置の構成を示す模式図である。以下、図６のフッ素ガス発生装置１００について、図１のフッ素ガス発生装置１００と異なる点を説明する。
【０１２０】
図６に示すように、このフッ素ガス発生装置１００においては、陽極室４に液面センサ４０が設けられず、陰極室３に液面センサ４０が設けられている。本例では、制御装置９０は、液面センサ４０の出力信号に基づいてインバータ回路３２Ｉを制御する（液面制御）。
【０１２１】
例えば、陰極室３の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高くなった場合には、制御装置９０によりインバータ回路３２Ｉにおいて発生される駆動電圧の周波数が、その時点における周波数に対して所定値分上昇される。それにより、コンプレッサ３２が備えるモータ３２Ｍの回転速度が上昇し、コンプレッサ２２から排出されるフッ素ガスの排出圧が上昇し、陽極室４内の圧力が低下する。その結果、陽極室４内の電解浴５の液面高さが上昇するとともに陰極室３内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも低くなる。
【０１２２】
このように、陰極室３内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高くなった場合でも、液面センサ４０の出力信号に基づいて液面制御が行われることにより、その液面高さが基準高さ以下となるように調整される。
【０１２３】
（６−ｃ）図１および図６のフッ素ガス発生装置１００に限らず、２つの液面センサ４０が陰極室３および陽極室４にそれぞれ設けられてもよい。制御装置９０は、陰極室３および陽極室４にそれぞれ設けられた液面センサ４０の出力信号に基づいて液面制御を行ってもよい。
【０１２４】
図７は、さらに他の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置の構成を示す模式図である。図７のフッ素ガス発生装置１００においては、陰極室３および陽極室４にそれぞれ液面センサ４０が設けられている。本例では、制御装置９０は、２つの液面センサ４０の出力信号に基づいてインバータ回路２２Ｉ，３２Ｉをそれぞれ制御する（液面制御）。
【０１２５】
これにより、陰極室３内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高くなった場合でも、その液面高さが基準高さ以下となるように調整される。また、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高くなった場合でも、その液面高さが基準高さ以下となるように調整される。これにより、陰極室３内および陽極室４内の電解浴５の液面高さの変動を抑制することが可能となる。
【０１２６】
（７）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０１２７】
上記実施の形態においては、水素ガスが第１の気体の例であり、フッ素ガスが第２の気体の例であり、陰極室３が第１室の例であり、陽極室４が第２室の例であり、水素ガス排出管２０が第１の気体排出経路の例であり、フッ素ガス排出管３０が第２の気体排出経路の例である。
【０１２８】
また、液面センサ４０が液面検出手段の例であり、コンプレッサ２２が第１のポンプの例であり、モータ２２Ｍが第１のポンプのモータの例であり、インバータ回路２２Ｉが第１のインバータ回路の例であり、圧力計ＰＳ１が第１の圧力検出手段の例である。
【０１２９】
さらに、コンプレッサ３２が第２のポンプの例であり、モータ３２Ｍが第２のポンプのモータの例であり、インバータ回路３２Ｉが第２のインバータ回路の例であり、圧力計ＰＳ２が第２の圧力検出手段の例である。
【０１３０】
また、制御装置９０が制御手段の例であり、制御バルブ２１，２３が第１の開閉弁の例であり、制御バルブ３１，３４が第２の開閉弁の例である。
【０１３１】
さらに、目標圧力値Ｕが第１および第２の目標値の例であり、第１の目標圧力値が第１の目標値の例であり、第２の目標圧力値が第２の目標値の例である。
【０１３２】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明は、電気分解により気体を発生するために利用することができる。
【符号の説明】
【０１３４】
１ 電解槽
２ 隔壁
３ 陰極室
４ 陽極室
５ 電解浴
６ 陰極
７ 陽極
１０ ＨＦ供給管
１１ 自動弁
１２ オリフィス
１３，２１，２３，３１，３３ 制御バルブ
２０ 水素ガス排出管
２０ａ 陰極出口
２２，３２ コンプレッサ
２２Ｉ，３２Ｉ インバータ回路
２２Ｍ，３２Ｍ モータ
２４，３４ ＨＦ吸着塔
３０ フッ素ガス排出管
３０ａ 陽極出口
４０ 液面センサ
１００ フッ素ガス発生装置
ＰＳ１，ＰＳ２ 圧力計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体を発生する気体発生装置および気体発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体の製造工程等において、材料の洗浄および表面改質等の種々の用途でフッ素ガスが用いられている。その場合、フッ素ガス自体を用いる場合もあるが、フッ素ガスを基に合成されたＮＦ３（三フッ化窒素）ガス、ＮｅＦ（フッ化ネオン）ガス、およびＡｒＦ（フッ化アルゴン）ガス等の種々のフッ素系ガスを用いる場合もある。
【０００３】
このような現場において、フッ素ガスを安定に供給するために、例えばＨＦ（フッ化水素）を電気分解してフッ素ガスを発生するフッ素ガス発生装置が用いられる。
【０００４】
特許文献１に示されるフッ素ガス発生装置は、電解槽を備える。電解槽内は、隔壁により陰極室および陽極室に区画されている。電解槽内にはＫＦ−ＨＦ系混合溶融塩からなる電解浴が形成されている。陰極室内に陰極が設けられ、陽極室内に陽極が設けられている。ＨＦ供給ラインを通して電解槽内の電解浴にＨＦが供給され、ＨＦの電気分解が行われる。それにより、電解槽の陰極から水素ガスが発生し、陽極からフッ素ガスが発生する。
【０００５】
陰極室の上部には、水素ガスの出口が設けられている。陰極室内で発生した水素ガスは、出口から陰極側の水素ガスラインを通して排出される。水素ガスラインには、自動弁およびＨＦ吸着塔が介挿されている。さらに、陰極室の上部には、陰極室内に不活性ガスを供給するためのパージガス出入口が設けられている。これにより、陰極室内には、不活性ガスラインからパージガス出入口を通して不活性ガスを供給することが可能となっている。不活性ガスラインにも自動弁が介挿されている。
【０００６】
陽極室の上部には、フッ素ガスの出口が設けられている。陽極室内で発生したフッ素ガスは、出口からフッ素ガスラインを通して排出される。フッ素ガスラインには、ＨＦ吸着塔および自動弁が介挿されている。さらに、フッ素ガスラインにおいては、ＨＦ吸着塔および自動弁の下流側にコンプレッサユニットが設けられている。また、陽極室の上部には、陽極室内に不活性ガスを供給するためのパージガス出入口が設けられている。これにより、陽極室内にも、不活性ガスラインからパージガス出入口を通して不活性ガスを供給することが可能となっている。この不活性ガスラインにも自動弁が介挿されている。
【０００７】
陰極室および陽極室には、各室内の電解浴の液面高さを検出する液面センサが設けられている。水素ガスライン、フッ素ガスラインおよび不活性ガスラインに介挿される自動弁は、液面センサにより検出される各室内の電解浴の液面高さに連動して開閉する。液面センサにより検出される液面高さに応じて自動弁が開閉することにより、電解浴の液面高さの変動が抑制される。これにより、ＨＦの電気分解時における電解条件の変動が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−５２１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、電解浴の液面高さの変動を抑制するためには、頻繁に自動弁の開閉動作が行われる必要がある。特に、液面高さが常に変動する場合には、自動弁の単位時間当たりの開閉動作が多くなる。この場合、自動弁が短寿命化し、自動弁のメンテナンス（交換および補修等）を頻繁に行わなければならない。その結果、メンテナンスコストが高くなる。
【００１０】
本発明の目的は、電解浴の液面高さの変動を抑制しつつメンテナンスコストを低減することが可能な気体発生装置および気体発生方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）第１の発明に係る気体発生装置は、電気分解により第１および第２の気体を発生させる気体発生装置であって、第１室および第２室に区画され、電気分解される化合物を含む電解浴を収容する電解槽と、第１室において発生された第１の気体を排出する第１の気体排出経路と、第２室において発生された第２の気体を排出する第２の気体排出経路と、第２室内の電解浴の液面を検出する液面検出手段と、第１の気体排出経路に設けられ、モータを有する第１のポンプと、第１のポンプのモータに印加される駆動電圧を発生する第１のインバータ回路と、液面検出手段により検出される液面が予め定められた基準高さよりも高い場合に、第１のポンプのモータに印加される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が増加するように第１のインバータ回路を制御する制御手段とを備えるものである。
【００１２】
この気体発生装置においては、電解浴に含まれる化合物の電気分解が行われることにより、第１室において第１の気体が発生され、第２室において第２の気体が発生される。
【００１３】
第１室において発生された第１の気体は、モータを有する第１のポンプにより第１の気体排出経路を通して排出される。第２室において発生された第２の気体は、第２の気体排出経路から排出される。第１のポンプは、第１のインバータ回路により発生される駆動電圧がモータに印加されることにより動作する。
【００１４】
第２室内の電解浴の液面が液面検出手段により検出される。検出された液面が基準高さよりも高い場合に、第１のポンプのモータに印加される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が増加するように第１のインバータ回路が制御される。
【００１５】
この場合、第１のポンプのモータの回転数が上昇し、第１のポンプによる第１の気体の排出圧が上昇する。これにより、第１室内の圧力が低下する。それにより、第１室内の電解浴の液面が上昇するとともに、第２室内の電解浴の液面が基準高さ以下となるように調整される。このようにして電解浴の液面高さの変動が抑制される。
【００１６】
また、第１の気体排出経路においては、第１の気体の排出圧が第１のポンプのモータの回転速度を変化させることにより調整されるので、開閉弁の開閉動作により第１の気体の排出圧を調整する必要がなくなる。これにより、開閉弁の早期劣化に伴うメンテナンスが不要となり、メンテナンス回数が低減される。その結果、気体発生装置のメンテナンスコストが低減される。
【００１７】
（２）気体発生装置は、第１室内の圧力を検出する第１の圧力検出手段をさらに備え、制御手段は、液面検出手段により検出される液面が基準高さ以下である場合に、第１の圧力検出手段により検出される圧力が第１の目標値に近づくように第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御してもよい。
【００１８】
この場合、第１の室内の圧力が第１の圧力検出手段により検出される。液面検出手段により検出される液面が基準高さ以下である場合に、第１の圧力検出手段により検出された圧力が第１の目標値に近づくように第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が制御される。
【００１９】
これにより、第１のポンプのモータの回転数が変化し、第１のポンプによる第１の気体の排出圧が変化する。それにより、第１室内の圧力が第１の目標値に近づくように調整される。したがって、第２室内の液面高さの変動を抑制しつつ第１室内の圧力の変動を抑制することができる。
【００２０】
（３）気体発生装置は、第２の気体排出経路に設けられ、モータを有する第２のポンプと、第２のポンプのモータに印加される駆動電圧を発生する第２のインバータ回路と、第２室内の圧力を検出する第２の圧力検出手段とをさらに備え、制御手段は、第２の圧力検出手段により検出される圧力が第２の目標値に近づくように第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御してもよい。
【００２１】
この場合、第２室において発生された第２の気体は、モータを有する第２のポンプにより第２の気体排出経路を通して排出される。第２のポンプは、モータに第２のインバータ回路が発生する駆動電圧が印加されることにより動作する。
【００２２】
第２の室内の圧力が第２の圧力検出手段により検出される。第２の圧力検出手段により検出された圧力が第２の目標値に近づくように第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が制御される。
【００２３】
これにより、第２のポンプのモータの回転数が変化し、第２のポンプによる第２の気体の排出圧が変化する。それにより、第２室内の圧力が第２の目標値に近づくように調整される。したがって、第２室内の液面高さの変動を抑制しつつ第２室内の圧力の変動を抑制することができる。
【００２４】
（４）気体発生装置は、第１室内の圧力を検出する第１の圧力検出手段と、第２の気体排出経路に設けられ、モータを有する第２のポンプと、第２のポンプのモータに印加される駆動電圧を発生する第２のインバータ回路と、第２室内の圧力を検出する第２の圧力検出手段とをさらに備え、制御手段は、液面検出手段により検出される液面が基準高さ以下である場合に、第１の圧力検出手段により検出される圧力が第１の目標値に近づくように第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御するとともに、第２の圧力検出手段により検出される圧力が第１の目標値よりも小さい第２の目標値に近づくように第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御してもよい。
【００２５】
この場合、第１の室内の圧力が第１の圧力検出手段により検出される。液面検出手段により検出される液面が基準高さ以下である場合に、第１の圧力検出手段により検出された圧力が第１の目標値に近づくように第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が制御される。
【００２６】
これにより、第１のポンプのモータの回転数が変化し、第１のポンプによる第１の気体の排出圧が変化する。それにより、第１室内の圧力が第１の目標値に近づくように調整される。したがって、第２室内の液面高さの変動を抑制しつつ第１室内の圧力の変動を抑制することができる。
【００２７】
また、第２室において発生された第２の気体は、モータを有する第２のポンプにより第２の気体排出経路を通して排出される。第２のポンプは、モータに第２のインバータ回路が発生する駆動電圧が印加されることにより動作する。
【００２８】
第２の室内の圧力が第２の圧力検出手段により検出される。第２の圧力検出手段により検出された圧力が第２の目標値に近づくように第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が制御される。
【００２９】
これにより、第２のポンプのモータの回転数が変化し、第２のポンプによる第２の気体の排出圧が変化する。それにより、第２室内の圧力が第２の目標値に近づくように調整される。したがって、第２室内の液面高さの変動を抑制しつつ第２室内の圧力の変動を抑制することができる。
【００３０】
第２の目標値は第１の目標値よりも小さい。この場合、第１室内の圧力および第２室内の圧力がそれぞれ第１および第２の目標値に近づくように調整されるので、第２室内の圧力が第１室内の圧力に比べて低くなる。これにより、第１室内の電解浴の液面が第２室内の電解浴の液面よりも高くなるように上昇することが抑制される。
【００３１】
（５）気体発生装置は、第１の気体排出経路に設けられる第１の開閉弁と、第２の気体排出経路に設けられる第２の開閉弁とをさらに備え、制御手段は、電解槽において電気分解が行われる場合に第１および第２の開閉弁を開き、電解槽において電気分解が行われない場合に第１および第２の開閉弁を閉じてもよい。
【００３２】
この場合、電解槽において電気分解が行われる場合に第１および第２の開閉弁が開かれ、電解槽において電気分解が行われない場合に第１および第２の開閉弁が閉じられる。
【００３３】
これにより、電解槽において電気分解が行われる場合には、第１室で発生される第１の気体を第１の気体排出経路を通して排出することができる。また、第２室で発生される第２の気体を第２の気体排出経路を通して排出することができる。
【００３４】
一方、電解槽において電気分解が行われない場合には、気体発生装置の外部の雰囲気が、第１の気体排出経路を通して第１室に逆流することが防止される。また、気体発生装置の外部の雰囲気が、第２の気体排出経路を通して第２室に逆流することが防止される。
【００３５】
（６）第１室は陰極室であり、第２室は陽極室であってもよい。
【００３６】
この場合、陽極室内の電解浴の液面が液面検出手段により検出される。検出された液面が基準高さよりも高い場合に、第１のポンプのモータに印加される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が増加するように第１のインバータ回路が制御される。
【００３７】
これにより、第１のポンプのモータの回転数が上昇し、第１のポンプによる第１の気体の排出圧が上昇する。それにより、陽極室内の圧力が低下する。そして、陽極室内の電解浴の液面が上昇するとともに、陰極室内の電解浴の液面が基準高さ以下となるように調整される。
【００３８】
（７）第２の気体はフッ素であってもよい。フッ素が発生される第２室においては、化合物の電気分解時に電解浴の液面が上昇しやすい。このような場合でも、第２室内の電解浴の液面高さの変動が抑制されるので、フッ素を安定的に供給することが可能となる。
【００３９】
（８）第２の発明に係る気体発生方法は、第１室および第２室に区画された電解槽を用いて電気分解により第１および第２の気体を発生させる気体発生方法であって、電解槽内に収容される電解浴に電圧を印加することにより第１室および第２室においてそれぞれ第１および第２の気体を発生させるとともに、第１室および第２室において発生された第１および第２の気体をそれぞれ第１および第２の気体排出経路を通して排出するステップと、第１の気体排出経路を通して第１の気体の排出をモータを有する第１のポンプにより制御するステップと、第２室内の電解浴の液面を検出するステップと、第１のポンプのモータに第１のインバータ回路により駆動電圧を印加するステップと、検出される液面が予め定められた基準高さよりも高い場合に、第１のポンプのモータに印加される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が増加するように第１のインバータ回路を制御するステップとを含むものである。
【００４０】
この気体発生方法においては、電解槽内に収容される電解浴に電圧が印加されることにより、第１室において第１の気体が発生され、第２室において第２の気体が発生される。第１室および第２室において発生された第１および第２の気体がそれぞれ第１および第２の気体排出経路を通して排出される。第１の気体排出経路を通しての第１の気体の排出は、モータを有する第１のポンプにより制御される。第１のポンプは、第１のインバータ回路により駆動電圧がモータに印加されることにより動作する。
【００４１】
第２室内の電解浴の液面が検出される。検出された液面が基準高さよりも高い場合に、第１のポンプのモータに印加される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が増加するように第１のインバータ回路が制御される。
【００４２】
この場合、第１のポンプのモータの回転数が上昇し、第１のポンプによる第１の気体の排出圧が上昇する。これにより、第１室内の圧力が低下する。それにより、第１室内の電解浴の液面が上昇するとともに、第２室内の電解浴の液面が基準高さ以下となるように調整される。このようにして電解浴の液面高さの変動が抑制される。
【００４３】
また、第１の気体排出経路においては、第１の気体の排出圧が第１のポンプのモータの回転速度を変化させることにより調整されるので、開閉弁の開閉動作により第１の気体の排出圧を調整する必要がなくなる。これにより、開閉弁の早期劣化に伴うメンテナンスが不要となり、メンテナンス回数が低減される。その結果、気体発生装置のメンテナンスコストが低減される。
【００４４】
（９）気体発生方法は、第１室内の圧力を検出するステップと、検出される液面が予め定められた基準高さ以下である場合に、検出される第１室内の圧力が第１の目標値に近づくように第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御するステップと、第２の気体排出経路を通して第２の気体の排出をモータを有する第２のポンプにより制御するステップと、第２のポンプのモータに第２のインバータ回路により駆動電圧を印加するステップと、第２室内の圧力を検出するステップと、検出される第２室内の圧力が第１の目標値よりも小さい第２の目標値に近づくように第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御するステップとをさらに備えてもよい。
【００４５】
この場合、第１の室内の圧力が検出される。検出される液面が基準高さ以下である場合に、検出された圧力が第１の目標値に近づくように第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が制御される。
【００４６】
これにより、第１のポンプのモータの回転数が変化し、第１のポンプによる第１の気体の排出圧が変化する。それにより、第１室内の圧力が第１の目標値に近づくように調整される。したがって、第２室内の液面高さの変動を抑制しつつ第１室内の圧力の変動を抑制することができる。
【００４７】
第２室において発生された第２の気体は、モータを有する第２のポンプにより第２の気体排出経路を通して排出される。第２のポンプは、モータに第２のインバータ回路が発生する駆動電圧が印加されることにより動作する。
【００４８】
第２の室内の圧力が検出される。検出された圧力が第２の目標値に近づくように第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が制御される。
【００４９】
これにより、第２のポンプのモータの回転数が変化し、第２のポンプによる第２の気体の排出圧が変化する。それにより、第２室内の圧力が第２の目標値に近づくように調整される。したがって、第２室内の液面高さの変動を抑制しつつ第２室内の圧力の変動を抑制することができる。
【００５０】
第２の目標値は第１の目標値よりも小さい。この場合、第１室内の圧力および第２室内の圧力がそれぞれ第１および第２の目標値に近づくように調整されるので、第２室内の圧力が第１室内の圧力に比べて低くなる。これにより、第１室内の電解浴の液面が第２室内の電解浴の液面よりも高くなるように上昇することが抑制される。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、電解浴の液面高さの変動を抑制しつつメンテナンスコストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るフッ素ガス発生装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１のフッ素ガス発生装置における制御系の一部を示すブロック図である。
【図３】液面制御および圧力制御の具体例を説明するためのグラフである。
【図４】液面制御および圧力制御を用いた電気分解の一連の処理を示すフローチャートである。
【図５】液面制御および圧力制御を用いた電気分解の一連の処理を示すフローチャートである。
【図６】他の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置の構成を示す模式図である。
【図７】さらに他の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明の一実施の形態に係る気体発生装置および気体発生方法について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態においては、気体発生装置の一例として、フッ素ガスを発生するフッ素ガス発生装置について説明する。
【００５４】
（１）フッ素ガス発生装置の構成
図１は、本発明の一実施の形態に係るフッ素ガス発生装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、フッ素ガス発生装置１００は、電解槽１を備える。電解槽１は、例えばＮｉ（ニッケル）、モネル、純鉄もしくはステンレス鋼等の金属または合金により形成されている。電解槽１内は、隔壁２により陰極室３および陽極室４に区画されている。隔壁２は、例えばＮｉまたはモネルからなる。
【００５５】
電解槽１内にはＫＦ−ＨＦ系混合溶融塩からなる電解浴５が形成されている。陰極室３内に例えばＮｉ（ニッケル）からなる陰極６が設けられ、陽極室４内に例えば低分極性炭素からなる陽極７が設けられている。ＨＦ供給管１０を通して電解槽１内の電解浴５にＨＦ（フッ化水素）が供給され、ＨＦの電気分解が行われる。それにより、電解槽１の陰極６から主として水素ガスが発生し、陽極７から主としてフッ素ガスが発生する。
【００５６】
陰極室３の上部には、陰極出口２０ａが設けられている。陰極出口２０ａには水素ガス排出管２０の一端（上流端）が接続されている。陰極室３内で発生した水素ガスは、陰極出口２０ａから水素ガス排出管２０を通して排出される。水素ガス排出管２０には、上流から下流にかけてＨＦ吸着塔２４、制御バルブ２１、コンプレッサ２２および制御バルブ２３がこの順で介挿されている。
【００５７】
ＨＦ吸着塔２４にはＮａＦ等が充填される。このＨＦ吸着塔２４は、陰極室３から排出された水素ガスおよびＨＦの混合ガス中のＨＦを吸着する。コンプレッサ２２にはインバータ回路２２Ｉが接続されている。インバータ回路２２Ｉにより発生された駆動電圧がコンプレッサ２２に与えられる。
【００５８】
水素ガス排出管２０の下流端は、例えば工場の排気ラインに接続される。これにより、陰極室３から排出された水素ガスが、工場の排気ラインを通して排出される。
【００５９】
陽極室４の上部には、陽極出口３０ａが設けられている。陽極出口３０ａにはフッ素ガス排出管３０の一端（上流端）が接続されている。陽極室４内で発生したフッ素ガスは、陽極出口３０ａからフッ素ガス排出管３０を通して排出される。フッ素ガス排出管３０には、上流から下流にかけてＨＦ吸着塔３４、制御バルブ３１、コンプレッサ３２および制御バルブ３３がこの順で介挿されている。
【００６０】
ＨＦ吸着塔３４にはＮａＦ等が充填される。このＨＦ吸着塔３４は、陽極室４から排出されたフッ素ガスおよびＨＦの混合ガス中からＨＦを吸着する。コンプレッサ３２にはインバータ回路３２Ｉが接続されている。インバータ回路３２Ｉにより発生された駆動電圧がコンプレッサ３２に与えられる。
【００６１】
フッ素ガス排出管３０の下流端は、例えば工場の製造ラインに接続される。これにより、陽極室４から排出されたフッ素ガスが、予め定められた流量で工場の製造ライン等に供給される。
【００６２】
陰極室３には、陰極室３内の圧力を測定する圧力計ＰＳ１が設けられている。陽極室４には、陽極室４内の圧力を測定する圧力計ＰＳ２が設けられている。さらに、陽極室４には、陽極室４内の電解浴５の液面高さを検出する液面センサ４０が設けられている。
【００６３】
ＨＦ供給管１０には、自動弁１１およびオリフィス１２が介挿されている。電解浴５がＨＦ供給管１０に吸い込まれることを防止するために、オリフィス１２の下流のＨＦ供給管１０と水素ガス排出管２０との間に制御バルブ１３が接続されている。なお、ＨＦ供給管１０には図示しない圧力計が設けられている。
【００６４】
本実施の形態においては、コンプレッサ２２，３２として、それぞれ金属製のベローズおよび後述するモータ２２Ｍ，２３Ｍ（図２）を備えるベローズコンプレッサが用いられる。コンプレッサ２２，３２の動作時には、モータ２２Ｍ，２３Ｍにより金属製のベローズが伸縮される。このときの、ベローズの伸縮量および伸縮周期を調整することにより、コンプレッサ２２，２３による気体（水素ガスおよびフッ素ガス）の排出圧を調整することができる。なお、ベローズの伸縮量とは、最も伸びた状態のベローズの長さと最も縮んだ状態のベローズの長さとの差である。
【００６５】
（２）フッ素ガス発生装置の制御系
制御装置９０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）およびメモリまたはマクロコンピュータを含み、フッ素ガス発生装置１００の各構成要素の動作を制御する。
【００６６】
図２は、図１のフッ素ガス発生装置１００における制御系の一部を示すブロック図である。図２に示すように、制御装置９０には、陽極室４に設けられた液面センサ４０から出力信号が与えられる。この出力信号は、陽極室４内の電解浴５の液面高さが予め定められた液面高さ（以下、基準高さと呼ぶ。）よりも高いか否かを示す。制御装置９０は、液面センサ４０からの出力信号に基づいて、インバータ回路２２Ｉを制御する。
【００６７】
具体的には、制御装置９０は、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高い場合に、インバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の周波数を所定値（例えば１０Ｈｚ以上２０Ｈｚ以下）分上昇させる。これにより、コンプレッサ２２が備えるモータ２２Ｍの回転速度が上昇し、ベローズの伸縮周期が短くなる。それにより、コンプレッサ２２から排出される水素ガスの排出圧が上昇し、陰極室３内の圧力が低下する。その結果、陰極室３内の電解浴５の液面高さが上昇するとともに陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも低くなる。
【００６８】
一方、制御装置９０は、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さ以下である場合には、インバータ回路２２Ｉにおいて発生されるコンプレッサ２２の駆動電圧の周波数を上記の所定値分上昇させない。
【００６９】
このように、制御装置９０は、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高くなった場合に、その液面高さが基準高さ以下となるようにインバータ回路２２Ｉを制御する。
【００７０】
以下の説明では、制御装置９０による液面センサ４０からの出力信号に基づくインバータ回路２２Ｉの制御を液面制御と呼ぶ。
【００７１】
なお、上記では、インバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の周波数を変化させることにより液面制御が行われる例を説明したが、液面制御は、インバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の実効値を変化させることにより行われてもよい。この場合、ベローズの伸縮量が変化することによりコンプレッサ２２から排出される水素ガスの排出圧が制御され、陰極室３内の圧力が変化する。その結果、陰極室３内の電解浴５の液面高さが変化するとともに陽極室４の液面高さが調整される。
【００７２】
液面制御は、インバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の実効値および周波数をともに変化させることにより行われてもよい。ベローズの伸縮量および伸縮周期が変化することによりコンプレッサ２２から排出される水素ガスの排出圧が制御され、陰極室３内の圧力が変化する。その結果、陰極室３内の電解浴５の液面高さが変化するとともに陽極室４の液面高さが調整される。
【００７３】
また、制御装置９０には、陰極室３に設けられた圧力計ＰＳ１から出力信号が与えられる。制御装置９０は、圧力計ＰＳ１からの出力信号に基づいて、インバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御する。これにより、陰極室３内の圧力が調整される。
【００７４】
例えば、ＨＦの電気分解時に圧力計ＰＳ１により測定される陰極室３内の圧力の値（以下、陰極室圧力値と呼ぶ）と所定の値（目標圧力値）とが一致しない場合、制御装置９０は陰極室圧力値と目標圧力値との差が減少するようにインバータ回路２２Ｉを制御する。なお、目標圧力値は、例えば絶対圧で１００ｋＰａに設定される。
【００７５】
さらに、制御装置９０には、陽極室４に設けられた圧力計ＰＳ２から出力信号が与えられる。制御装置９０は、圧力計ＰＳ２からの出力信号に基づいて、インバータ回路３２Ｉにおいて発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御する。これにより、陽極室４内の圧力が調整される。
【００７６】
例えば、ＨＦの電気分解時に圧力計ＰＳ２により測定される陽極室４内の圧力の値（以下、陽極室圧力値と呼ぶ）と所定の値（目標圧力値）とが一致しない場合、制御装置９０は陽極室圧力値と目標圧力値との差が減少するようにインバータ回路３２Ｉを制御する。なお、目標圧力値は、例えば絶対圧で１００ｋＰａに設定される。
【００７７】
以下の説明では、制御装置９０による圧力計ＰＳ１，ＰＳ２からの出力信号に基づくインバータ回路２２Ｉ，３２Ｉの制御を圧力制御と呼ぶ。
【００７８】
制御装置９０は、ＨＦの電気分解が行われている場合に制御バルブ２１，２３，３１，３３を開状態にし、ＨＦの電気分解が行われていない場合に制御バルブ２１，２３，３１，３３を閉状態にする。これにより、ＨＦの電気分解が行われていない場合に、コンプレッサ２２，３２の下流側の水素ガスまたはフッ素ガスが陰極室３または陽極室４に吸い込まれることが防止される。また、制御装置９０は、制御バルブ１３の開閉状態を制御する。
【００７９】
上記のように、このフッ素ガス発生装置１００においては、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高くなった場合に、その液面高さが基準高さ以下となるようにインバータ回路２２Ｉが制御される。この理由について説明する。
【００８０】
図１に示す電解槽１内でＨＦの電気分解を行う場合には、陰極室３内の電解浴５の液面高さに比べて、陽極室４内の電解浴５の液面高さが上昇しやすい。そのため、本実施の形態では、液面センサ４０からの出力信号に基づいてインバータ回路２２Ｉを制御することにより、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高くなった場合にその液面高さが基準高さ以下となるように調整し、液面高さの変動を抑制している。
【００８１】
液面制御においては、インバータ回路２２Ｉが制御される。この理由について説明する。
【００８２】
上述のように、図１のフッ素ガス発生装置１００においては、陽極室４から排出されたフッ素ガスが、予め定められた流量でフッ素ガス排出管３０を通して工場の製造ライン等に供給される。そのため、コンプレッサ３２から排出されるフッ素ガスの排出圧はほぼ一定に保たれることが好ましい。
【００８３】
そこで、本実施の形態では、インバータ回路２２Ｉを制御することにより水素ガス排出管２０に介挿されたコンプレッサ２２の排出圧を変化させる。これにより、フッ素ガス排出管３０から排出されるフッ素ガスの流量を大きく変動させることなく、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さ以下となるように調整することができる。
【００８４】
（３）液面制御および圧力制御の具体例
図３は、液面制御および圧力制御の具体例を説明するためのグラフである。図３（ａ）に液面制御および圧力制御を行った場合のモータ２２Ｍ，３２Ｍの回転速度を示す。図３（ａ）において、縦軸は回転速度を表し、横軸は時間を表す。また、太い実線がモータ２２Ｍの回転速度を表し、一点鎖線がモータ３２Ｍの回転速度を表す。
【００８５】
また、図３（ｂ）に液面制御および圧力制御を行った場合の陰極室圧力値および陽極室圧力値を示す。図３（ｂ）において、縦軸は圧力を表し、横軸は時間を表す。また、太い破線が陰極室圧力値を表し、実線が陽極室圧力値を表す。
【００８６】
時点ｔ０において、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さ以下の状態でＨＦの電気分解が開始される。時点ｔ０から時点ｔ１にかけて電解浴５の液面高さが基準高さ以下の状態で維持される場合、制御装置９０は圧力計ＰＳ１，ＰＳ２（図１）からの出力信号に基づいてインバータ回路２２Ｉ，３２Ｉの制御を行う（圧力制御）。
【００８７】
これにより、図３（ａ）に示すように、電解浴５の液面高さが基準高さ以下である期間ＰＰにおいては、陰極室圧力値および陽極室圧力値の変動に応じてインバータ回路２２Ｉ，３２Ｉが制御されることにより、モータ２２Ｍ，３２Ｍの回転速度が緩やかに変化している。このようにして陰極室３内の圧力および陽極室４内の圧力が目標圧力値Ｕに近づくように調整される。
【００８８】
時点ｔ１から時点ｔ２にかけて電解浴５の液面高さが基準高さよりも高い状態が継続される場合には、その期間ＬＰ中インバータ回路２２Ｉにおいて発生されるコンプレッサ２２の駆動電圧の周波数が時点ｔ１における周波数に対して所定値分Ｔ上昇された状態で維持される（液面制御）。これにより、電解浴５の液面高さが基準高さ以下となるように調整される。なお、所定値Ｔは例えば５Ｈｚ以上１５Ｈｚ以下程度に設定される。
【００８９】
時点ｔ２において、電解浴５の液面高さが基準高さ以下になると、インバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の周波数がその時点ｔ２における周波数に対して所定値Ｔ分下降される。これにより、図３（ａ）に示すように、モータ２２Ｍの回転速度は、時点ｔ２から所定値分Ｔ急峻に下降し、期間ＬＰの開始時点（時点ｔ１）の回転速度とほぼ同じ回転速度になる。
【００９０】
図３の例では、時点ｔ２以降、時点ｔ３から時点ｔ４の間、時点ｔ５から時点ｔ６の間、および時点ｔ７から時点ｔ８の間で液面高さが基準高さよりも高くなる。これらの期間ＬＰにおいても、上記と同様にインバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の周波数が各期間ＬＰの開始時点（時点ｔ３，ｔ５，ｔ７）における周波数に対して所定値分Ｔ上昇された状態で維持される（液面制御）。これにより、電解浴５の液面高さが基準高さ以下となるように調整される。
【００９１】
なお、上記の各期間ＬＰにおいて、制御装置９０は圧力計ＰＳ２（図１）からの出力信号に基づくインバータ回路３２Ｉの制御を継続している（圧力制御）。それにより、図３（ａ）に示すように、モータ３２Ｍの回転速度は、各期間ＬＰにおいても緩やかな変化を示している。
【００９２】
時点ｔ０から時点ｔ１の間の期間ＰＰと同様に、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さ以下である時点ｔ２から時点ｔ３の間、時点ｔ４から時点ｔ５の間、および時点ｔ６から時点ｔ７の間の各期間ＰＰにおいても、陰極室圧力値および陽極室圧力値の変動に応じてインバータ回路２２Ｉ，３２Ｉが制御される。これにより、図３（ｂ）に示すように、各期間ＰＰにおいては、陰極室圧力値が緩やかに目標圧力値Ｕに近づいている。また、陽極室圧力値が緩やかに目標圧力値Ｕに近づいている。
【００９３】
上記より、制御装置９０が液面制御および圧力制御を行うことにより、電解浴５の液面高さの変動が抑制されつつ、陰極室３内および陽極室４内の圧力の変動が抑制されている。
【００９４】
（４）制御フロー
図４および図５は、液面制御および圧力制御を用いた電気分解の一連の処理を示すフローチャートである。なお、以下では、制御装置９０によるインバータ回路２２Ｉの制御を説明する。初期状態においては、予めコンプレッサ２２，３２が所定の回転速度で動作している。
【００９５】
まず、制御装置９０は、図示しない入力装置等により、ＨＦの電気分解の開始が指令されると、陰極６と陽極７との間に所定の電圧を印加し（ステップＳ１）、水素ガス排出管２０に介挿された２つの制御バルブ２１，２３を開状態にする（ステップＳ２）。
【００９６】
次に、制御装置９０は、液面センサ４０からの出力信号に基づいて陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高いか否かを判別する（ステップＳ３）。
【００９７】
液面高さが基準高さよりも高い場合、制御装置９０は、インバータ回路２２Ｉを制御することにより、モータ２２Ｍの回転速度を所定値Ｔ分上昇させる（ステップＳ４）。例えば、制御装置９０は、インバータ回路２２Ｉにおいて発生されるコンプレッサ２２の駆動電圧の周波数を現在の周波数に比べて所定値分上昇させることによりモータ２２Ｍの回転速度を所定値Ｔ分上昇させる。
【００９８】
続いて、制御装置９０は、液面センサ４０からの出力信号に基づいて陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高いか否かを判別する（ステップＳ５）。この処理は、液面高さが基準高さ以下になるまで繰り返し実行される。その後、液面高さが基準高さ以下になると、制御装置９０は、インバータ回路２２Ｉを制御することにより、モータ２２Ｍの回転速度を所定値Ｔ分下降させる（ステップＳ６）、ステップＳ３の処理に戻る。
【００９９】
ステップＳ３において、液面高さが基準高さよりも高い場合、制御装置９０は、圧力計ＰＳ１により測定される陰極室圧力値を取得する（ステップＳ７）。
【０１００】
ここで、制御装置９０においては、予め陰極室３の目標圧力値Ｕが記憶されている。目標圧力値Ｕの設定は、例えば作業者が入力装置等を操作することにより行われる。
【０１０１】
制御装置９０は、取得された陰極室圧力値と予め設定された目標圧力値Ｕとが一致するか否かを判別する（ステップＳ８）。
【０１０２】
陰極室圧力値と目標圧力値Ｕとが一致する場合、制御装置９０は図２のインバータ回路２２Ｉを制御することにより、モータ２２Ｍの回転速度を現在の値で維持する（ステップＳ９）。例えば、制御装置９０は、インバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の周波数を現在の値で維持することによりモータ２２Ｍの回転速度を維持させる。
【０１０３】
陰極室圧力値と目標圧力値Ｕとが一致しない場合、制御装置９０は陰極室圧力値と目標圧力値Ｕとの差が減少するようにインバータ回路２２Ｉを制御し、モータ２２Ｍの回転速度を変更する（ステップＳ１０）。例えば、制御装置９０は、陰極室圧力値と目標圧力値Ｕとの差が減少するように、インバータ回路２２Ｉにおいて発生される駆動電圧の周波数を現在の値から変動させることによりモータ２２Ｍの回転速度を変動させる。
【０１０４】
例えば、陰極室圧力値が目標圧力値Ｕよりも低い場合には、制御装置９０はモータ２２Ｍに印加される駆動電圧が低下するようにインバータ回路２２Ｉを制御する。それにより、モータ２２Ｍの回転速度が低下し、コンプレッサ２２の排出圧が低下する。その結果、陰極室圧力値が目標圧力値Ｕに近づくように上昇し、陰極室圧力値と目標圧力値Ｕとの差が減少する。
【０１０５】
逆に、陰極室圧力値が目標圧力値Ｕよりも高い場合には、制御装置９０はモータ２２Ｍに印加される駆動電圧が上昇するようにインバータ回路２２Ｉを制御する。それにより、モータ２２Ｍの回転速度が上昇し、コンプレッサ２２の排出圧が上昇する。その結果、陰極室圧力値が目標圧力値Ｕに近づくように低下し、陽極室圧力値と目標圧力値Ｕとの差が減少する。
【０１０６】
ステップＳ１０，Ｓ１１のいずれかの処理後、制御装置９０は、入力装置等によりＨＦの電気分解の終了が指令されたか否かを判別する（ステップＳ１２）。電気分解の終了が指令されない場合、制御装置９０は、ステップＳ３の処理に戻る。一方、電気分解の終了が指令された場合、制御装置９０は、陰極６と陽極７との間への電圧の印加を終了し（ステップＳ１３）、水素ガス排出管２０に介挿された２つの制御バルブ２１，２３を閉状態にする（ステップＳ１４）。これにより、ＨＦの電気分解が終了する。
【０１０７】
図４および図５のフローチャートにおいては、ステップＳ３〜Ｓ６の処理が上述の液面制御に相当し、ステップＳ７〜Ｓ１０の処理が上述の圧力制御に相当する。
【０１０８】
上記では、制御装置９０によるインバータ回路２２Ｉの制御を説明したが、制御装置９０は、ＨＦの電気分解が開始されることにより上記ステップＳ７〜Ｓ１０の処理と同様に、インバータ回路３２Ｉを制御する。
【０１０９】
（５）効果
（５−ａ）このフッ素ガス発生装置１００においては、制御装置９０により液面制御が行われる。これにより、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高くなった場合でも、その液面高さが基準高さ以下となるように調整される。このようにして電解浴５の液面高さの変動が抑制される。
【０１１０】
また、液面制御は、コンプレッサ２２のモータ２２Ｍの回転速度を変化させることにより調整されるので、制御バルブ２１，２３，３１，３３等の開閉動作により水素ガス排出管２０における水素ガスの排出圧を調整する必要がなくなる。これにより、制御バルブ２１，２３，３１，３３の早期劣化に伴うメンテナンスが不要となり、メンテナンス回数が低減される。その結果、フッ素ガス発生装置１００のメンテナンスコストが低減される。
【０１１１】
（５−ｂ）また、このフッ素ガス発生装置１００においては、制御装置９０が液面制御に加えて圧力制御を行う。これにより、電解浴５の液面高さの変動が抑制されつつ、陰極室３内および陽極室４内の圧力の変動が抑制される。その結果、ＨＦの電気分解における電解条件の変動が抑制される。
【０１１２】
（５−ｃ）液面制御および圧力制御は、インバータ回路２２Ｉ，３２Ｉを制御してモータ２２Ｍの回転速度を変化させることにより行われる。これにより、制御バルブ２１，２３，３１，３３を開閉する場合に比べて、水素ガス排出管２０における水素ガスの排出圧の調整、およびフッ素ガス排出管３０におけるフッ素ガスの排出圧の調整を容易かつ細やかに行うことができる。そのため、電解槽１が小型化される場合でも、容易かつ細やかに各室３，４内の圧力を制御することが可能となる。したがって、フッ素ガス発生装置１００の小型化が可能となる。
【０１１３】
（６）他の実施の形態
（６−ａ）上記の実施の形態では、圧力制御を行うために、陰極室圧力値および陽極室圧力値に対して共通の目標圧力値Ｕが設定される例を説明した。これに限らず、陰極室圧力値に対して設定される目標圧力値（第１目標圧力値）と陽極室圧力値に対して設定される目標圧力値（第２目標圧力値）とが互いに異なってもよい。この場合、例えば第２目標圧力値は、第１目標圧力値に比べて小さくなるように設定することが好ましい。
【０１１４】
これにより、圧力制御により陰極室圧力値が第１の目標圧力値に近づくように調整され、陽極室圧力値が第１の目標圧力値よりも小さい第２の目標圧力値に近づくように調整される。したがって、陰極室３内の圧力が陽極室４内の圧力に比べて低くなる。その結果、陰極室３内の電解浴５の液面高さが、陽極室４内の電解浴５の液面高さよりも高くなるように上昇することが抑制される。
【０１１５】
例えば第１の目標圧力値は絶対圧で１００ｋＰａに設定され、第２の目標圧力値は絶対圧で９５ｋＰａ以上９９ｋＰａ以下に設定される。
【０１１６】
なお、第１の目標圧力値および第２の目標圧力値は、陰極室３の容積および陽極室４の容積に応じて適宜設定してもよい。
【０１１７】
（６−ｂ）上述のように、図１のフッ素ガス発生装置１００においては、陽極室４に電解浴５の液面高さを検出する液面センサ４０が設けられている。液面センサ４０からの出力信号に基づいて制御装置９０が液面制御を行う。
【０１１８】
これに限らず、フッ素ガス排出管３０から排出されるフッ素ガスの流量が特に定められていない場合には、液面センサ４０は陰極室３に設けられてもよい。また、制御装置９０は、陰極室３に設けられた液面センサ４０の出力信号に基づいて液面制御を行ってもよい。
【０１１９】
図６は、他の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置の構成を示す模式図である。以下、図６のフッ素ガス発生装置１００について、図１のフッ素ガス発生装置１００と異なる点を説明する。
【０１２０】
図６に示すように、このフッ素ガス発生装置１００においては、陽極室４に液面センサ４０が設けられず、陰極室３に液面センサ４０が設けられている。本例では、制御装置９０は、液面センサ４０の出力信号に基づいてインバータ回路３２Ｉを制御する（液面制御）。
【０１２１】
例えば、陰極室３の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高くなった場合には、制御装置９０によりインバータ回路３２Ｉにおいて発生される駆動電圧の周波数が、その時点における周波数に対して所定値分上昇される。それにより、コンプレッサ３２が備えるモータ３２Ｍの回転速度が上昇し、コンプレッサ２２から排出されるフッ素ガスの排出圧が上昇し、陽極室４内の圧力が低下する。その結果、陽極室４内の電解浴５の液面高さが上昇するとともに陰極室３内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも低くなる。
【０１２２】
このように、陰極室３内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高くなった場合でも、液面センサ４０の出力信号に基づいて液面制御が行われることにより、その液面高さが基準高さ以下となるように調整される。
【０１２３】
（６−ｃ）図１および図６のフッ素ガス発生装置１００に限らず、２つの液面センサ４０が陰極室３および陽極室４にそれぞれ設けられてもよい。制御装置９０は、陰極室３および陽極室４にそれぞれ設けられた液面センサ４０の出力信号に基づいて液面制御を行ってもよい。
【０１２４】
図７は、さらに他の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置の構成を示す模式図である。図７のフッ素ガス発生装置１００においては、陰極室３および陽極室４にそれぞれ液面センサ４０が設けられている。本例では、制御装置９０は、２つの液面センサ４０の出力信号に基づいてインバータ回路２２Ｉ，３２Ｉをそれぞれ制御する（液面制御）。
【０１２５】
これにより、陰極室３内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高くなった場合でも、その液面高さが基準高さ以下となるように調整される。また、陽極室４内の電解浴５の液面高さが基準高さよりも高くなった場合でも、その液面高さが基準高さ以下となるように調整される。これにより、陰極室３内および陽極室４内の電解浴５の液面高さの変動を抑制することが可能となる。
【０１２６】
（７）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０１２７】
上記実施の形態においては、水素ガスが第１の気体の例であり、フッ素ガスが第２の気体の例であり、陰極室３が第１室の例であり、陽極室４が第２室の例であり、水素ガス排出管２０が第１の気体排出経路の例であり、フッ素ガス排出管３０が第２の気体排出経路の例である。
【０１２８】
また、液面センサ４０が液面検出手段の例であり、コンプレッサ２２が第１のポンプの例であり、モータ２２Ｍが第１のポンプのモータの例であり、インバータ回路２２Ｉが第１のインバータ回路の例であり、圧力計ＰＳ１が第１の圧力検出手段の例である。
【０１２９】
さらに、コンプレッサ３２が第２のポンプの例であり、モータ３２Ｍが第２のポンプのモータの例であり、インバータ回路３２Ｉが第２のインバータ回路の例であり、圧力計ＰＳ２が第２の圧力検出手段の例である。
【０１３０】
また、制御装置９０が制御手段の例であり、制御バルブ２１，２３が第１の開閉弁の例であり、制御バルブ３１，３４が第２の開閉弁の例である。
【０１３１】
さらに、目標圧力値Ｕが第１および第２の目標値の例であり、第１の目標圧力値が第１の目標値の例であり、第２の目標圧力値が第２の目標値の例である。
【０１３２】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明は、電気分解により気体を発生するために利用することができる。
【符号の説明】
【０１３４】
１ 電解槽
２ 隔壁
３ 陰極室
４ 陽極室
５ 電解浴
６ 陰極
７ 陽極
１０ ＨＦ供給管
１１ 自動弁
１２ オリフィス
１３，２１，２３，３１，３３ 制御バルブ
２０ 水素ガス排出管
２０ａ 陰極出口
２２，３２ コンプレッサ
２２Ｉ，３２Ｉ インバータ回路
２２Ｍ，３２Ｍ モータ
２４，３４ ＨＦ吸着塔
３０ フッ素ガス排出管
３０ａ 陽極出口
４０ 液面センサ
１００ フッ素ガス発生装置
ＰＳ１，ＰＳ２ 圧力計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気分解により第１および第２の気体を発生させる気体発生装置であって、
第１室および第２室に区画され、電気分解される化合物を含む電解浴を収容する電解槽と、
前記第１室において発生された第１の気体を排出する第１の気体排出経路と、
前記第２室において発生された第２の気体を排出する第２の気体排出経路と、
前記第２室内の電解浴の液面を検出する液面検出手段と、
前記第１の気体排出経路に設けられ、モータを有する第１のポンプと、
前記第１のポンプのモータに印加される駆動電圧を発生する第１のインバータ回路と、
前記液面検出手段により検出される液面が予め定められた基準高さよりも高い場合に、前記第１のポンプのモータに印加される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が増加するように前記第１のインバータ回路を制御する制御手段とを備えることを特徴とする気体発生装置。
【請求項２】
前記第１室内の圧力を検出する第１の圧力検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、
前記液面検出手段により検出される液面が前記基準高さ以下である場合に、前記第１の圧力検出手段により検出される圧力が第１の目標値に近づくように前記第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１記載の気体発生装置。
【請求項３】
前記第２の気体排出経路に設けられ、モータを有する第２のポンプと、
前記第２のポンプのモータに印加される駆動電圧を発生する第２のインバータ回路と、
前記第２室内の圧力を検出する第２の圧力検出手段とをさらに備え、
前記制御手段は、
前記第２の圧力検出手段により検出される圧力が第２の目標値に近づくように前記第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１または２記載の気体発生装置。
【請求項４】
前記第１室内の圧力を検出する第１の圧力検出手段と、
前記第２の気体排出経路に設けられ、モータを有する第２のポンプと、
前記第２のポンプのモータに印加される駆動電圧を発生する第２のインバータ回路と、
前記第２室内の圧力を検出する第２の圧力検出手段とをさらに備え、
前記制御手段は、
前記液面検出手段により検出される液面が前記基準高さ以下である場合に、前記第１の圧力検出手段により検出される圧力が第１の目標値に近づくように前記第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御するとともに、前記第２の圧力検出手段により検出される圧力が前記第１の目標値よりも小さい第２の目標値に近づくように前記第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１記載の気体発生装置。
【請求項５】
前記第１の気体排出経路に設けられる第１の開閉弁と、
前記第２の気体排出経路に設けられる第２の開閉弁とをさらに備え、
前記制御手段は、前記電解槽において電気分解が行われる場合に前記第１および第２の開閉弁を開き、前記電解槽において電気分解が行われない場合に前記第１および第２の開閉弁を閉じることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の気体発生装置。
【請求項６】
前記第１室は陰極室であり、前記第２室は陽極室であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の気体発生装置。
【請求項７】
前記第２の気体はフッ素であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の気体発生装置。
【請求項８】
第１室および第２室に区画された電解槽を用いて電気分解により第１および第２の気体を発生させる気体発生方法であって、
前記電解槽内に収容される電解浴に電圧を印加することにより前記第１室および前記第２室においてそれぞれ第１および第２の気体を発生させるとともに、前記第１室および前記第２室において発生された第１および第２の気体をそれぞれ第１および第２の気体排出経路を通して排出するステップと、
前記第１の気体排出経路を通して第１の気体の排出をモータを有する第１のポンプにより制御するステップと、
前記第２室内の電解浴の液面を検出するステップと、
前記第１のポンプのモータに第１のインバータ回路により駆動電圧を印加するステップと、
前記検出される液面が予め定められた基準高さよりも高い場合に、前記第１のポンプのモータに印加される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が増加するように前記第１のインバータ回路を制御するステップとを含むことを特徴とする気体発生方法。
【請求項９】
前記第１室内の圧力を検出するステップと、
前記検出される液面が予め定められた基準高さ以下である場合に、前記検出される前記第１室内の圧力が第１の目標値に近づくように前記第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御するステップと、
前記第２の気体排出経路を通して第２の気体の排出をモータを有する第２のポンプにより制御するステップと、
前記第２のポンプのモータに第２のインバータ回路により駆動電圧を印加するステップと、
前記第２室内の圧力を検出するステップと、
前記検出される前記第２室内の圧力が前記第１の目標値よりも小さい第２の目標値に近づくように前記第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御するステップとをさらに備えることを特徴とする請求項８記載の気体発生方法。
【請求項１】
電気分解により第１および第２の気体を発生させる気体発生装置であって、
第１室および第２室に区画され、電気分解される化合物を含む電解浴を収容する電解槽と、
前記第１室において発生された第１の気体を排出する第１の気体排出経路と、
前記第２室において発生された第２の気体を排出する第２の気体排出経路と、
前記第２室内の電解浴の液面を検出する液面検出手段と、
前記第１の気体排出経路に設けられ、モータを有する第１のポンプと、
前記第１のポンプのモータに印加される駆動電圧を発生する第１のインバータ回路と、
前記液面検出手段により検出される液面が予め定められた基準高さよりも高い場合に、前記第１のポンプのモータに印加される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が増加するように前記第１のインバータ回路を制御する制御手段とを備えることを特徴とする気体発生装置。
【請求項２】
前記第１室内の圧力を検出する第１の圧力検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、
前記液面検出手段により検出される液面が前記基準高さ以下である場合に、前記第１の圧力検出手段により検出される圧力が第１の目標値に近づくように前記第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１記載の気体発生装置。
【請求項３】
前記第２の気体排出経路に設けられ、モータを有する第２のポンプと、
前記第２のポンプのモータに印加される駆動電圧を発生する第２のインバータ回路と、
前記第２室内の圧力を検出する第２の圧力検出手段とをさらに備え、
前記制御手段は、
前記第２の圧力検出手段により検出される圧力が第２の目標値に近づくように前記第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１または２記載の気体発生装置。
【請求項４】
前記第１室内の圧力を検出する第１の圧力検出手段と、
前記第２の気体排出経路に設けられ、モータを有する第２のポンプと、
前記第２のポンプのモータに印加される駆動電圧を発生する第２のインバータ回路と、
前記第２室内の圧力を検出する第２の圧力検出手段とをさらに備え、
前記制御手段は、
前記液面検出手段により検出される液面が前記基準高さ以下である場合に、前記第１の圧力検出手段により検出される圧力が第１の目標値に近づくように前記第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御するとともに、前記第２の圧力検出手段により検出される圧力が前記第１の目標値よりも小さい第２の目標値に近づくように前記第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１記載の気体発生装置。
【請求項５】
前記第１の気体排出経路に設けられる第１の開閉弁と、
前記第２の気体排出経路に設けられる第２の開閉弁とをさらに備え、
前記制御手段は、前記電解槽において電気分解が行われる場合に前記第１および第２の開閉弁を開き、前記電解槽において電気分解が行われない場合に前記第１および第２の開閉弁を閉じることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の気体発生装置。
【請求項６】
前記第１室は陰極室であり、前記第２室は陽極室であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の気体発生装置。
【請求項７】
前記第２の気体はフッ素であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の気体発生装置。
【請求項８】
第１室および第２室に区画された電解槽を用いて電気分解により第１および第２の気体を発生させる気体発生方法であって、
前記電解槽内に収容される電解浴に電圧を印加することにより前記第１室および前記第２室においてそれぞれ第１および第２の気体を発生させるとともに、前記第１室および前記第２室において発生された第１および第２の気体をそれぞれ第１および第２の気体排出経路を通して排出するステップと、
前記第１の気体排出経路を通して第１の気体の排出をモータを有する第１のポンプにより制御するステップと、
前記第２室内の電解浴の液面を検出するステップと、
前記第１のポンプのモータに第１のインバータ回路により駆動電圧を印加するステップと、
前記検出される液面が予め定められた基準高さよりも高い場合に、前記第１のポンプのモータに印加される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方が増加するように前記第１のインバータ回路を制御するステップとを含むことを特徴とする気体発生方法。
【請求項９】
前記第１室内の圧力を検出するステップと、
前記検出される液面が予め定められた基準高さ以下である場合に、前記検出される前記第１室内の圧力が第１の目標値に近づくように前記第１のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御するステップと、
前記第２の気体排出経路を通して第２の気体の排出をモータを有する第２のポンプにより制御するステップと、
前記第２のポンプのモータに第２のインバータ回路により駆動電圧を印加するステップと、
前記第２室内の圧力を検出するステップと、
前記検出される前記第２室内の圧力が前記第１の目標値よりも小さい第２の目標値に近づくように前記第２のインバータ回路により発生される駆動電圧の実効値および周波数の少なくとも一方を制御するステップとをさらに備えることを特徴とする請求項８記載の気体発生方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２１９８４７（Ｐ２０１１−２１９８４７Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９３４３７（Ｐ２０１０−９３４３７）
【出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、経済産業省、地域イノベーション創出研究開発事業「地球温暖化係数ゼロのフッ素ガスオンサイト小型発生装置の開発に関する研究」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２２２８４２）東洋炭素株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、経済産業省、地域イノベーション創出研究開発事業「地球温暖化係数ゼロのフッ素ガスオンサイト小型発生装置の開発に関する研究」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２２２８４２）東洋炭素株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
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