電解装置
【課題】電解槽の温度調整を十分に行うことができる熱容量を確保できるとともに、電位差に起因する電気腐食を確実に防止することが可能な電解装置を提供する。
【解決手段】電解装置は、電解浴１２を収容する電解槽１１、加熱器２１および送風機２１ｂを備える。加熱器２１ａおよび送風機２１ｂが電解浴１２を収容する電解槽１１から電気的に絶縁された状態で電解槽１１に設けられる。電解槽１１は、加熱器２１ａにより加熱され、送風機２１ｂにより冷却される。
【解決手段】電解装置は、電解浴１２を収容する電解槽１１、加熱器２１および送風機２１ｂを備える。加熱器２１ａおよび送風機２１ｂが電解浴１２を収容する電解槽１１から電気的に絶縁された状態で電解槽１１に設けられる。電解槽１１は、加熱器２１ａにより加熱され、送風機２１ｂにより冷却される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解槽を備えた電解装置に関する。
【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。この場合、フッ素ガス自体が用いられることもあり、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が用いられることもある。
【０００３】
フッ素ガスを安定に供給するために、通常、ＨＦ（フッ化水素）を電気分解してフッ素ガスを発生する電解装置が用いられる。このような電解装置では、例えば、電解槽内にＫＦ−ＨＦ（カリウム−フッ化水素）系の混合溶融塩からなる電解浴が形成される。電解槽内の電解浴が電気分解されることによりフッ素ガスが発生される。この場合、電解装置の電解条件を一定にするため、電解槽内の電解浴の温度を一定範囲内に保つ必要がある。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載された溶融塩電解装置では、電解槽の外周の側面に温水ジャケットが設けられている。温水ジャケットは、温水パイプおよび断熱層を有する。温水パイプは、電解槽の外周の側面を取り巻くように設けられている。温水パイプ内には、温水加熱装置で加熱された熱媒体が循環する。電解槽内には温度計が設けられている。温水加熱装置は、温度計により測定された温度に基づいて熱媒体を加熱することにより、電解槽内の電解浴を所定の温度に保つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２４４７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電解装置の電解槽は、少なくとも蓋体部分については、漏電および静電気による電解槽内での放電等に備えて基準電位を有する地面に接地されることが必要となる。また、温水加熱装置においては、高電流の電力が取り扱われるため、安全性を確保するために温水加熱装置は基準電位を有する地面に接地されることが必要となる。
【０００７】
この場合、電解槽の蓋体部分は、電解浴を通じて電解槽と電気的に接続される。ここで、熱媒体に導電性があると、電解槽の蓋体部分、電解浴、電解槽、導電性の熱媒体、温水加熱装置および地面という閉回路が形成される。このような閉回路が形成された電解槽を用いて電気分解を開始すると、電解槽内の電位差による電流が閉回路内に流れ、閉回路に含まれる金属部分に電気腐食が発生する。
【０００８】
このような電気腐食を防止するために、特許文献１には、少なくとも一部が絶縁された配管および絶縁性の高い熱媒体を用いる対策が記載されている。しかしながら、絶縁性の溶媒（例えばフッ素系の溶媒）でかつ電解槽の温度調整が可能なほど熱容量の大きい熱媒体は存在しない。そのため、比較的電気抵抗が高く熱容量の大きい熱媒体として純水が挙げられる。しかしながら、純水は僅かながら電気伝導性を有するため、上記のような金属部分の電気腐食を完全に防止するには至らなかった。
【０００９】
本発明の目的は、電解槽の温度調整を十分に行うことができる熱容量を確保できるとともに、電位差に起因する電気腐食を確実に防止することが可能な電解装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明に係る電解装置は、電解浴を収容する電解槽と、電解槽から電気的に絶縁された熱源により電解槽を加熱する加熱手段と、電解槽から電気的に絶縁された放熱源により電解槽を冷却する冷却手段とを備えるものである。
【００１１】
本発明に係る電解装置においては、加熱手段の熱源が電解槽から電気的に絶縁され、冷却手段の放熱源が電解槽から電気的に絶縁される。この状態で、電解槽が、加熱手段の熱源により加熱され、冷却手段の放熱源により冷却される。
【００１２】
この場合、熱媒体を用いた熱交換とは異なり、熱源および放熱源により直接的に電解槽が加熱および冷却される。それにより、電解槽の温度調整を十分に行うことができる。
【００１３】
また、熱源および放熱源を通して電解槽に電位が与えられない。そのため、電解槽における電位差に起因する電解装置の電気腐食を確実に防止することができる。
【００１４】
（２）加熱手段は、熱源として絶縁被膜で被覆された発熱体を有するヒータを含み、ヒータは電解槽の外面に接して設けられていてもよい。
【００１５】
この場合、ヒータの発熱体が絶縁被膜を介して電解槽の外面に接して設けられている。そのため、ヒータの発熱体から電解槽への熱伝導により電解槽が直接的に加熱される。それにより、高い応答性で電解槽を加熱することが可能となる。
【００１６】
（３）加熱手段は、熱源として赤外線を放射する赤外線加熱装置を含み、赤外線加熱装置は、電解槽から絶縁されるように離間して設けられていてもよい。
【００１７】
この場合、電解槽から離間して設けられている赤外線加熱装置から電解槽に赤外線が放射される。それにより、熱放射により電解槽が直接的に加熱される。また、赤外線加熱装置が電解槽から確実に絶縁される。
【００１８】
（４）冷却手段は、放熱源として電解槽に送風する送風機を含み、送風機は、電解槽から絶縁されるように離間して設けられていてもよい。
【００１９】
この場合、電解槽から離間して設けられている送風機により電解槽に送風される。それにより、電解槽が空気流通により直接的に冷却される。また、送風機が電解槽から確実に絶縁される。
【００２０】
（５）冷却手段は、放熱源として絶縁被膜で被覆された冷却素子を有する冷却体を含み、冷却体は、電解槽の外面に接して設けられていてもよい。
【００２１】
この場合、冷却素子が絶縁被膜を介して電解槽の外面に接して設けられている。そのため、電解槽から冷却体への吸熱により電解槽が直接的に冷却される。それにより、高い応答性で電解槽を冷却することが可能となる。
【００２２】
（６）電解槽内に第１室が設けられるとともに、第１室と電解槽との間に第２室が設けられ、第１室に第１の電極が配置され、電解槽が第２の電極として機能してもよい。
【００２３】
この場合、設置面、熱源および放熱源から電気的に絶縁された電解槽が第２の電極として機能する。そのため、第１の電極と第２の電極との間に安定的かつ正確な電圧を印加することができる。
【００２４】
（７）電解装置は、電解槽内の電解浴の温度が予め定められた目標温度範囲内に保たれるように加熱手段および冷却手段を制御する制御手段をさらに備えてもよい。
【００２５】
この場合、加熱手段による電解槽の加熱および冷却手段による電解槽の冷却が制御手段により制御される。それにより、電解槽内の温度を目標温度範囲内に安定的かつ確実に保つことが可能となる。
【００２６】
（８）電解装置は、電解槽内の電解浴の温度を検出する検出手段をさらに備え、制御手段は、検出手段により検出される温度が目標温度範囲の上限値よりも低い第１の温度まで上昇したときに加熱手段の動作を停止させるとともに冷却手段を動作させ、検出手段により検出される温度が目標温度範囲の下限値よりも高い第２の温度まで低下したときに加熱手段を動作させるとともに冷却手段の動作を停止させてもよい。
【００２７】
この場合、電解槽の温度が目標温度範囲の上限値よりも低い第１の温度まで上昇すると、加熱手段の動作が停止するとともに冷却手段が動作する。それにより、電解槽の温度がオーバーシュートにより目標温度範囲の上限値を超えることを防止することができる。
【００２８】
また、電解槽の温度が目標温度範囲の下限値よりも高い第２の温度まで低下すると、加熱手段が動作するとともに冷却手段の動作が停止する。それにより、電解槽の温度がアンダーシュートにより目標温度範囲の下限値未満になることを防止することができる。
【００２９】
さらに、加熱手段が停止されるとともに冷却手段が動作し、加熱手段が動作するとともに冷却手段が停止される。それにより、電解槽の温度におけるオーバーシュート量およびアンダーシュート量を低減することができる。その結果、目標温度範囲を小さくすることが可能となり、電解槽の温度をほぼ一定に維持することができる。
【００３０】
（９）制御手段は、目標温度の上限値と下限値との差が２度以内になるように加熱手段および冷却手段を制御してもよい。
【００３１】
この場合、電解浴の温度がほぼ一定に保たれる。そのため、電気分解の条件がほぼ一定に保たれる。それにより、より安定した電気分解を行うことが可能となる。
【００３２】
（１０）電解槽はフッ素発生用電解槽であってもよい。電解浴として用いられるフッ素化合物の蒸気圧は温度により大きく変化する。このような場合でも、電解浴の温度が安定かつ高精度で制御されるので、電解槽内の電解浴からフッ素化合物の蒸気が放出されることが防止される。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、低コストかつ簡単な構成で電解槽内の電解浴の温度を安定的かつ高精度で制御する電解装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電解装置の模式的断面図である。
【図２】図１の電解装置の主として電解槽の外側の模式図である。
【図３】制御部による加熱器および送風機の制御動作を示すフローチャートである。
【図４】実施例および比較例における電解浴の温度の結果を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る電解装置の主として電解槽の外側の模式図である。
【図６】本発明のさらに他の実施の形態に係る電解装置の主として電解槽の外側の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の一実施の形態に係る電解装置について図面を参照しながら説明する。
【００３６】
（１）電解装置の構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る電解装置の模式的断面図である。図２は、図１の電解装置の主として電解槽の外側の模式図である。
【００３７】
図１の電解装置１０は、フッ素ガスを発生する気体発生装置である。電解装置１０は電解槽１１を備える。電解槽１１は電解槽本体１１ａ、上部蓋体１１ｂおよび絶縁部材１１ｃにより構成される。
【００３８】
電解槽本体１１ａおよび上部蓋体１１ｂ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る。
【００３９】
電解槽本体１１ａは、底面部および４つの側面部を有し、上部に開口を有する。絶縁部材１１ｃは、側面部の上端面に沿って設けられる。絶縁部材１１ｃは、樹脂等の絶縁材料により形成される。電解槽本体１１ａの開口を閉塞するように、絶縁部材１１ｃ上に上部蓋体１１ｂが配置される。それにより、電解槽本体１１ａと上部蓋体１１ｂとが、絶縁部材１１ｃにより互いに電気的に絶縁される。
【００４０】
電解槽１１では、高電流の電力が扱われる。また、静電気による電解槽１１内の放電を防止する必要がある。そのため、電解槽１１の上部蓋体１１ｂは、アース線Ｓ１により地面Ｅに接地される。これにより、電解槽１１からの漏電による感電等が防止される。
【００４１】
電解槽１１は、導電材料からなる筺体３２内で絶縁材料からなる複数の支持部材３１により支持される。支持部材３１は、例えばベークライトにより形成される。また、筺体３２の底面には、絶縁材料からなる車輪３３が取り付けられる。このようにして、電解槽１１は、筺体３２から電気的に絶縁され、筺体３２は設置面から電気的に絶縁される。
【００４２】
電解槽１１内には、ＫＦ−ＨＦ（カリウム−フッ化水素）系混合溶融塩からなる電解浴１２が形成される。電解浴１２に一部浸漬するように、円筒状の隔壁１３が上部蓋体１１ｂと一体的に設けられる。隔壁１３は、例えばＮｉまたはモネルからなる。電解槽１１内において、隔壁１３の内側に陽極室１４ａが形成され、隔壁１３の外側に陰極室１４ｂが形成される。
【００４３】
陽極室１４ａ内で電解浴１２に浸漬するように陽極１５ａが配置される。陽極１５ａの材料としては、例えば低分極性炭素電極を用いることが好ましい。電解槽本体１１ａの内面には、陰極１５ｂが形成される。陰極室１４ｂにおいて主に水素ガスが発生する。陰極１５ｂの材料としては、例えばＮｉを用いることが好ましい。
【００４４】
ＨＦを供給するためのＨＦ供給ライン１８ａが上部蓋体１１ｂに接続される。ＨＦ供給ライン１８ａは温度調整用ヒータ１８ｂで覆われる。これにより、ＨＦ供給ライン１８ａでＨＦが液化することが防止される。電解浴１２の液面の高さは液面検出装置（図示せず）により検出される。液面検出装置により検出される液面の高さが所定値よりも低くなると、ＨＦ供給ライン１８ａを通して電解槽１１内にＨＦが供給される。
【００４５】
この電解装置１０は、制御部２３を備える。制御部２３により陽極１５ａと陰極１５ｂとの間に電圧が印加される。それにより、電解槽１１内の電解浴１２が電気分解される。それにより、陽極室１４ａにおいて主にフッ素ガスが発生する。
【００４６】
上部蓋体１１ｂには、ガス排出口１６ａ，１６ｂが設けられる。ガス排出口１６ａには排気管１７ａが接続され、ガス排出口１６ｂには排気管１７ｂが接続される。ガス排出口１６ａは陽極室１４ａに連通し、ガス排出口１６ｂは陰極室１４ｂに連通する。陽極室１４ａで発生される気体は、ガス排出口１６ａから排気管１７ａを通して排出され、陰極室１４ｂで発生する気体はガス排出口１６ｂから排気管１７ｂを通して排出される。
【００４７】
電解槽１１は、加熱器２１ａおよび送風機２１ｂを備える。本実施の形態では、加熱器２１ａとしてシーズヒータが用いられる。シーズヒータは、電熱線が縁被膜で被覆された構造を有する。シーズヒータは、電熱線により任意の大きさの熱容量を得ることができる。加熱器２１ａを電解槽１１に接して設けることにより、電解槽１１を迅速に加熱することができる。なお、加熱器２１ａは、電解槽１１に接して設けられるが、電解槽１１と電気的には絶縁されている。
【００４８】
図２に示すように、加熱器２１ａは、電解槽本体１１ａの側面部の外側の面に、蛇行するように取り付けられる。それにより、加熱器２１ａと電解槽本体１１ａとの接触面積が大きくなる。加熱器２１ａは、熱伝導により電解槽１１を加熱する。
【００４９】
送風機２１ｂは、電解槽１１から絶縁されるように離間して設けられ、電解槽１１に送風する。それにより、送風機２１ｂは、電解槽１１から電気的に絶縁された状態で空気流通により電解槽１１を冷却する。
【００５０】
加熱器２１ａおよび送風機２１ｂは、電源装置２１から供給される電力により動作する。電源装置２１は、安全性を確保するために、アース線Ｓ２により地面Ｅに接地される。
【００５１】
本実施の形態においては、加熱器２１ａであるシーズヒータが備える絶縁被膜により、加熱器２１ａと電解槽１１とが電気的に絶縁される。また、絶縁体である空気により、送風機２１ｂと電解槽１１とが電気的に絶縁される。この場合、上部蓋体１１ｂおよび電源装置２１が地面Ｅに接地され、閉回路が形成されても、電解槽１１における電位差に起因する電流が電解装置の金属部分に流れない。これにより、電解装置の金属部分の電気腐食が防止される。
【００５２】
電解装置１０には、加熱器２１ａの温度を検出する温度センサ２２ａ、および電解槽本体１１ａ内の電解浴１２の温度を検出する温度センサ２２ｂが設けられる。本実施の形態では、温度センサ２２ａ，２２ｂは、熱電対からなる。
【００５３】
制御部２３は、温度センサ２２ａにより検出される電解槽１１の温度および温度センサ２２ｂにより検出される電解浴１２の温度に基づいて加熱器２１ａおよび送風機２１ｂを制御する。
【００５４】
（２）温度制御動作
次に、制御部２３による電解槽１１内の電解浴１２の温度の制御動作について説明する。
【００５５】
電解槽１１内の電解浴１２は、室温でかつ大気圧下では固体状態をとる。そのため、電解浴１２の電気分解を行うためには、電解浴１２を８０〜９０℃に加熱し、液体状態に溶解させる必要がある。
【００５６】
電気分解時に、陽極１５ａ、陰極１５ｂおよび電解浴１２に電流が流れると、陽極１５ａ、陰極１５ｂおよび電解浴１２が有する電気抵抗に起因するジュール熱が発生する。また、電解浴１２が溶解する際には溶解熱が発生する。それにより、電解浴１２の温度が過度に上昇する。その結果、電解浴１２のＨＦの蒸気圧が高くなり、電解浴１２からＨＦが放出される。この場合、排気管１７ａから取り出されるフッ素ガスの純度の低下、およびＨＦの電解効率の低下が発生する可能性がある。そのため、電解浴１２の温度を適切な温度範囲に維持する必要がある。
【００５７】
まず、制御部２３は、加熱器２１ａをオンする。それにより、電解槽１１の温度が上昇し、電解槽１１内の電解浴１２の温度も上昇する。電解浴１２が溶解するまでは、制御部２３は、温度センサ２２ａにより検出される温度に基づいて加熱器２１ａのオンおよびオフを制御する。電解浴１２が溶解するときの電解槽１１の温度（以下、電解槽温度下限値と呼ぶ。）は、予め測定されている。
【００５８】
制御部２３は、電解槽１１の過昇温を防止するために、温度センサ２２ａにより検出される温度が予め設定された上限値（以下、電解槽温度上限値と呼ぶ。）以上になると、加熱器２１ａをオフする。
【００５９】
電解浴１２が溶解すると、温度センサ２２ｂによる電解浴１２の温度の検出が可能となる。電気分解が開始されると、ジュール熱等の発生により、電解浴１２に自然放熱により失われる熱量よりも大きな熱量が投入される。それにより、加熱器２１ａが停止した状態においても、電解浴１２の温度が上昇する。
【００６０】
制御部２３は、温度センサ２２ａにより検出される温度が電解槽温度下限値以上になると、温度センサ２２ｂにより検出される温度に基づいて加熱器２１ａおよび送風機２１ｂのオンおよびオフを制御する。
【００６１】
図３は、制御部２３による加熱器２１ａおよび送風機２１ｂの制御動作を示すフローチャートである。
【００６２】
以下、電気分解に最適な電解浴の温度範囲の上限値を目標上限温度と呼び、電気分解に最適な電解浴の温度範囲の下限値を目標下限温度と呼ぶ。
【００６３】
また、電解浴の温度が目標上限温度を超えないように加熱器２１ａをオフにしかつ送風機２１ｂをオンにする温度を冷却開始温度と呼び、電解浴の温度が目標下限温度より低下しないように加熱器２１ａをオンにしかつ送風機２１ｂをオフにする温度を加熱開始温度と呼ぶ。冷却開始温度は目標上限温度よりも一定温度（例えば１度）低く設定され、加熱開始温度は目標下限温度よりも一定温度（例えば１度）高く設定される。
【００６４】
初期状態では、加熱器２１ａはオンになっているものとし、送風機２１ｂはオフになっているものとする。
【００６５】
制御部２３は、温度センサ２２ｂにより検出された電解浴１２の温度が冷却開始温度まで上昇したか否かを判定する（ステップＳ１）。電解浴１２の温度が冷却開始温度まで上昇していない場合には、制御部２３は電解浴１２の温度が冷却開始温度になるまで待機する。電解浴１２の温度が冷却開始温度まで上昇した場合には、制御部２３は加熱器２１ａをオフにし（ステップＳ２）、送風機２１ｂをオンにする（ステップＳ３）。
【００６６】
次に、制御部２３は、温度センサ２２ｂにより検出された電解浴１２の温度が加熱開始温度まで低下したか否かを判定する（ステップＳ４）。電解浴１２の温度が加熱開始温度まで低下していない場合には、制御部２３は電解浴１２の温度が加熱開始温度になるまで待機する。電解浴１２の温度が加熱開始温度まで低下した場合には、制御部２３は加熱器２１ａをオンにし（ステップＳ５）、送風機２１ｂにオフして（ステップＳ６）、ステップＳ１の処理に戻る。
【００６７】
このようにして、電解浴１２の温度が冷却開始温度よりも一定温度高い目標上限温度と加熱開始温度よりも一定温度低い目標下限温度との間に保たれる。
【００６８】
（３）実施の形態の効果
本実施の形態に係る電解装置１０においては、電解槽１１が支持部材３１により筺体３２から電気的に絶縁するように支持される。また、加熱器２１ａおよび送風機２１ｂが電解槽１１から電気的に絶縁される。この状態で、電解槽１１が、加熱器２１ａからの熱伝導により加熱され、送風機２１ｂからの空気流通により冷却される。
【００６９】
この場合、加熱器２１ａおよび送風機２１ｂを通して電解槽１１に電位が与えられない。そのため、電解槽１１に安定な防食電圧を印加することにより、容易に電解槽１１の腐食を防止することができる。これにより、電解槽１１のメンテナンスのコストを低減することが可能となる。
【００７０】
また、電解槽１１の加熱は熱伝導により行われ、電解槽１１の冷却は空気流通により行われる。この場合、電解槽１１を加熱および冷却するための絶縁性の熱媒体を必要としない。そのため、低コストかつ簡単な構成で電解槽１１を加熱および冷却することが可能となる。
【００７１】
さらに、熱媒体を用いた熱交換とは異なり、加熱器２１ａからの熱伝導および送風機２１ｂからの空気流通により直接的に電解槽１１が加熱および冷却される。それにより、電解槽１１内の電解浴１２の温度を安定的かつ高精度で制御することが可能となる。
【００７２】
（４）実施例
以下の実施例および比較例では、上記実施の形態に基づき、図１および図２に示す電解装置１０を用いて、電解浴１２の温度制御を行った。なお、比較例で用いた電解装置は、送風機２１ｂが取り付けられていない点を除いて、図１および図２の電解装置１０と同じ構造を有する。
【００７３】
実施例および比較例において、電解浴１２の加熱開始温度および冷却開始温度がそれぞれ８５℃および８６℃に設定された。
【００７４】
実施例では、温度センサ２２ｂにより検出される電解浴１２の温度が８６℃まで上昇すると、加熱器２１ａがオフになるとともに送風機２１ｂがオンになり、送風により電解浴１２が強制的に冷却される。また、温度センサ２２ｂにより検出される電解浴１２の温度が８５℃まで低下すると、加熱器２１ａがオンになるとともに送風機２１ｂがオフになり、電解浴１２が加熱される。
【００７５】
一方、比較例では、温度センサ２２ｂにより検出される電解浴１２の温度が８６℃まで上昇すると、加熱器２１ａがオフになり、電解浴１２が自然に冷却される。また、温度センサ２２ｂにより検出される電解浴１２の温度が８５℃まで低下すると、加熱器２１ａがオンになり、電解浴１２が加熱される。
【００７６】
図４（ａ），（ｂ）は、実施例および比較例における電解浴１２の温度の結果をそれぞれ示す図である。図４において、横軸は時間を示し、縦軸は電解浴１２の温度を示す。
【００７７】
図４（ａ）に示すように、実施例においては、８８９分の期間、電解浴１２の温度の変動が２度の範囲内に制御された。一方、比較例においては、８６５分の期間、電解浴１２の温度の変動が４度以上になった。
【００７８】
実施例および比較例の結果から、加熱器２１ａに加えて送風機２１ｂを用いることにより、電解浴１２の温度の変動をほぼ一定に維持することが可能であることが明らかになった。
【００７９】
（５）他の実施の形態
図５は、本発明の他の実施の形態に係る電解装置の主として電解槽の外側の模式図である。
【００８０】
図５の電解装置１０が図１および図２の電解装置１０と異なるのは、加熱器２１ａの代わりに、複数の赤外線加熱装置２１ｃが電解槽１１の周囲に配置されている点である。
【００８１】
複数の赤外線加熱装置２１ｃは、電解槽１１から離間するように設けられ、電解槽１１に赤外線を放射する。それにより、複数の赤外線加熱装置２１ｃは、電解槽１１から電気的に絶縁された状態で熱放射により電解槽１１を加熱する。
【００８２】
図６は、本発明のさらに他の実施の形態に係る電解装置の主として電解槽の外側の模式図である。
【００８３】
図６の電解装置１０が図１および図２の電解装置１０と異なるのは、送風機２１ｂの代わりに、複数の冷却体２１ｄが電解槽本体１１ａの側面部の外側の面に接して、分散的に取り付けられている点である。冷却体２１ｄは、ペルチェ素子がセラミックス材および絶縁被膜の被覆等で絶縁された構造を有する。それにより、複数の冷却体２１ｄは、電解槽１１から電気的に絶縁された状態で吸熱動作を行うことにより電解槽１１を冷却する。
【００８４】
なお、図１および図２の加熱器２１ａの代わりに複数の赤外線加熱装置２１ｃが設けられ、かつ送風機２１ｂの代わりに複数の冷却体２１ｄが設けられてもよい。
【００８５】
（６）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部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。
【００８６】
加熱器２１ａおよび赤外線加熱装置２１ｃが熱源および加熱手段の例であり、送風機２１ｂおよび冷却体２１ｄが放熱源および冷却手段の例であり、シーズヒータの電熱線が発熱体の例であり、加熱器２１ａがヒータの例であり、ペルチェ素子が冷却素子の例であり、陽極室１４ａが第１室の例であり、陰極室１４ｂが第２室の例であり、陽極１５ａが第１の電極の例であり、陰極１５ｂが第２の電極の例であり、制御部２３が制御手段の例であり、温度センサ２２ｂが検出手段の例である。
【００８７】
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】
【００８８】
本発明は、気体発生装置等の電解装置に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１０ 電解装置
１１ 電解槽
１１ａ 電解槽本体
１１ｂ 上部蓋体
１１ｃ 絶縁部材
１２ 電解浴
１３ 隔壁
１４ａ 陽極室
１４ｂ 陰極室
１５ａ 陽極
１５ｂ 陰極
１６ａ，１６ｂ ガス排出口
１７ａ，１７ｂ 排気管
１８ａ ＨＦ供給ライン
１８ｂ 温度調整用ヒータ
２１ 電源装置
２１ａ 加熱器
２１ｂ 送風機
２１ｃ 赤外線加熱装置
２１ｄ 冷却体
２２ａ，２２ｂ 温度センサ
２３ 制御部
３１ 支持部材
３２ 筺体
３３ 車輪
Ｅ 地面
Ｓ１，Ｓ２ アース線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解槽を備えた電解装置に関する。
【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。この場合、フッ素ガス自体が用いられることもあり、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が用いられることもある。
【０００３】
フッ素ガスを安定に供給するために、通常、ＨＦ（フッ化水素）を電気分解してフッ素ガスを発生する電解装置が用いられる。このような電解装置では、例えば、電解槽内にＫＦ−ＨＦ（カリウム−フッ化水素）系の混合溶融塩からなる電解浴が形成される。電解槽内の電解浴が電気分解されることによりフッ素ガスが発生される。この場合、電解装置の電解条件を一定にするため、電解槽内の電解浴の温度を一定範囲内に保つ必要がある。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載された溶融塩電解装置では、電解槽の外周の側面に温水ジャケットが設けられている。温水ジャケットは、温水パイプおよび断熱層を有する。温水パイプは、電解槽の外周の側面を取り巻くように設けられている。温水パイプ内には、温水加熱装置で加熱された熱媒体が循環する。電解槽内には温度計が設けられている。温水加熱装置は、温度計により測定された温度に基づいて熱媒体を加熱することにより、電解槽内の電解浴を所定の温度に保つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２４４７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電解装置の電解槽は、少なくとも蓋体部分については、漏電および静電気による電解槽内での放電等に備えて基準電位を有する地面に接地されることが必要となる。また、温水加熱装置においては、高電流の電力が取り扱われるため、安全性を確保するために温水加熱装置は基準電位を有する地面に接地されることが必要となる。
【０００７】
この場合、電解槽の蓋体部分は、電解浴を通じて電解槽と電気的に接続される。ここで、熱媒体に導電性があると、電解槽の蓋体部分、電解浴、電解槽、導電性の熱媒体、温水加熱装置および地面という閉回路が形成される。このような閉回路が形成された電解槽を用いて電気分解を開始すると、電解槽内の電位差による電流が閉回路内に流れ、閉回路に含まれる金属部分に電気腐食が発生する。
【０００８】
このような電気腐食を防止するために、特許文献１には、少なくとも一部が絶縁された配管および絶縁性の高い熱媒体を用いる対策が記載されている。しかしながら、絶縁性の溶媒（例えばフッ素系の溶媒）でかつ電解槽の温度調整が可能なほど熱容量の大きい熱媒体は存在しない。そのため、比較的電気抵抗が高く熱容量の大きい熱媒体として純水が挙げられる。しかしながら、純水は僅かながら電気伝導性を有するため、上記のような金属部分の電気腐食を完全に防止するには至らなかった。
【０００９】
本発明の目的は、電解槽の温度調整を十分に行うことができる熱容量を確保できるとともに、電位差に起因する電気腐食を確実に防止することが可能な電解装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明に係る電解装置は、電解浴を収容する電解槽と、電解槽から電気的に絶縁された熱源により電解槽を加熱する加熱手段と、電解槽から電気的に絶縁された放熱源により電解槽を冷却する冷却手段とを備えるものである。
【００１１】
本発明に係る電解装置においては、加熱手段の熱源が電解槽から電気的に絶縁され、冷却手段の放熱源が電解槽から電気的に絶縁される。この状態で、電解槽が、加熱手段の熱源により加熱され、冷却手段の放熱源により冷却される。
【００１２】
この場合、熱媒体を用いた熱交換とは異なり、熱源および放熱源により直接的に電解槽が加熱および冷却される。それにより、電解槽の温度調整を十分に行うことができる。
【００１３】
また、熱源および放熱源を通して電解槽に電位が与えられない。そのため、電解槽における電位差に起因する電解装置の電気腐食を確実に防止することができる。
【００１４】
（２）加熱手段は、熱源として絶縁被膜で被覆された発熱体を有するヒータを含み、ヒータは電解槽の外面に接して設けられていてもよい。
【００１５】
この場合、ヒータの発熱体が絶縁被膜を介して電解槽の外面に接して設けられている。そのため、ヒータの発熱体から電解槽への熱伝導により電解槽が直接的に加熱される。それにより、高い応答性で電解槽を加熱することが可能となる。
【００１６】
（３）加熱手段は、熱源として赤外線を放射する赤外線加熱装置を含み、赤外線加熱装置は、電解槽から絶縁されるように離間して設けられていてもよい。
【００１７】
この場合、電解槽から離間して設けられている赤外線加熱装置から電解槽に赤外線が放射される。それにより、熱放射により電解槽が直接的に加熱される。また、赤外線加熱装置が電解槽から確実に絶縁される。
【００１８】
（４）冷却手段は、放熱源として電解槽に送風する送風機を含み、送風機は、電解槽から絶縁されるように離間して設けられていてもよい。
【００１９】
この場合、電解槽から離間して設けられている送風機により電解槽に送風される。それにより、電解槽が空気流通により直接的に冷却される。また、送風機が電解槽から確実に絶縁される。
【００２０】
（５）冷却手段は、放熱源として絶縁被膜で被覆された冷却素子を有する冷却体を含み、冷却体は、電解槽の外面に接して設けられていてもよい。
【００２１】
この場合、冷却素子が絶縁被膜を介して電解槽の外面に接して設けられている。そのため、電解槽から冷却体への吸熱により電解槽が直接的に冷却される。それにより、高い応答性で電解槽を冷却することが可能となる。
【００２２】
（６）電解槽内に第１室が設けられるとともに、第１室と電解槽との間に第２室が設けられ、第１室に第１の電極が配置され、電解槽が第２の電極として機能してもよい。
【００２３】
この場合、設置面、熱源および放熱源から電気的に絶縁された電解槽が第２の電極として機能する。そのため、第１の電極と第２の電極との間に安定的かつ正確な電圧を印加することができる。
【００２４】
（７）電解装置は、電解槽内の電解浴の温度が予め定められた目標温度範囲内に保たれるように加熱手段および冷却手段を制御する制御手段をさらに備えてもよい。
【００２５】
この場合、加熱手段による電解槽の加熱および冷却手段による電解槽の冷却が制御手段により制御される。それにより、電解槽内の温度を目標温度範囲内に安定的かつ確実に保つことが可能となる。
【００２６】
（８）電解装置は、電解槽内の電解浴の温度を検出する検出手段をさらに備え、制御手段は、検出手段により検出される温度が目標温度範囲の上限値よりも低い第１の温度まで上昇したときに加熱手段の動作を停止させるとともに冷却手段を動作させ、検出手段により検出される温度が目標温度範囲の下限値よりも高い第２の温度まで低下したときに加熱手段を動作させるとともに冷却手段の動作を停止させてもよい。
【００２７】
この場合、電解槽の温度が目標温度範囲の上限値よりも低い第１の温度まで上昇すると、加熱手段の動作が停止するとともに冷却手段が動作する。それにより、電解槽の温度がオーバーシュートにより目標温度範囲の上限値を超えることを防止することができる。
【００２８】
また、電解槽の温度が目標温度範囲の下限値よりも高い第２の温度まで低下すると、加熱手段が動作するとともに冷却手段の動作が停止する。それにより、電解槽の温度がアンダーシュートにより目標温度範囲の下限値未満になることを防止することができる。
【００２９】
さらに、加熱手段が停止されるとともに冷却手段が動作し、加熱手段が動作するとともに冷却手段が停止される。それにより、電解槽の温度におけるオーバーシュート量およびアンダーシュート量を低減することができる。その結果、目標温度範囲を小さくすることが可能となり、電解槽の温度をほぼ一定に維持することができる。
【００３０】
（９）制御手段は、目標温度の上限値と下限値との差が２度以内になるように加熱手段および冷却手段を制御してもよい。
【００３１】
この場合、電解浴の温度がほぼ一定に保たれる。そのため、電気分解の条件がほぼ一定に保たれる。それにより、より安定した電気分解を行うことが可能となる。
【００３２】
（１０）電解槽はフッ素発生用電解槽であってもよい。電解浴として用いられるフッ素化合物の蒸気圧は温度により大きく変化する。このような場合でも、電解浴の温度が安定かつ高精度で制御されるので、電解槽内の電解浴からフッ素化合物の蒸気が放出されることが防止される。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、低コストかつ簡単な構成で電解槽内の電解浴の温度を安定的かつ高精度で制御する電解装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電解装置の模式的断面図である。
【図２】図１の電解装置の主として電解槽の外側の模式図である。
【図３】制御部による加熱器および送風機の制御動作を示すフローチャートである。
【図４】実施例および比較例における電解浴の温度の結果を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る電解装置の主として電解槽の外側の模式図である。
【図６】本発明のさらに他の実施の形態に係る電解装置の主として電解槽の外側の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の一実施の形態に係る電解装置について図面を参照しながら説明する。
【００３６】
（１）電解装置の構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る電解装置の模式的断面図である。図２は、図１の電解装置の主として電解槽の外側の模式図である。
【００３７】
図１の電解装置１０は、フッ素ガスを発生する気体発生装置である。電解装置１０は電解槽１１を備える。電解槽１１は電解槽本体１１ａ、上部蓋体１１ｂおよび絶縁部材１１ｃにより構成される。
【００３８】
電解槽本体１１ａおよび上部蓋体１１ｂ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る。
【００３９】
電解槽本体１１ａは、底面部および４つの側面部を有し、上部に開口を有する。絶縁部材１１ｃは、側面部の上端面に沿って設けられる。絶縁部材１１ｃは、樹脂等の絶縁材料により形成される。電解槽本体１１ａの開口を閉塞するように、絶縁部材１１ｃ上に上部蓋体１１ｂが配置される。それにより、電解槽本体１１ａと上部蓋体１１ｂとが、絶縁部材１１ｃにより互いに電気的に絶縁される。
【００４０】
電解槽１１では、高電流の電力が扱われる。また、静電気による電解槽１１内の放電を防止する必要がある。そのため、電解槽１１の上部蓋体１１ｂは、アース線Ｓ１により地面Ｅに接地される。これにより、電解槽１１からの漏電による感電等が防止される。
【００４１】
電解槽１１は、導電材料からなる筺体３２内で絶縁材料からなる複数の支持部材３１により支持される。支持部材３１は、例えばベークライトにより形成される。また、筺体３２の底面には、絶縁材料からなる車輪３３が取り付けられる。このようにして、電解槽１１は、筺体３２から電気的に絶縁され、筺体３２は設置面から電気的に絶縁される。
【００４２】
電解槽１１内には、ＫＦ−ＨＦ（カリウム−フッ化水素）系混合溶融塩からなる電解浴１２が形成される。電解浴１２に一部浸漬するように、円筒状の隔壁１３が上部蓋体１１ｂと一体的に設けられる。隔壁１３は、例えばＮｉまたはモネルからなる。電解槽１１内において、隔壁１３の内側に陽極室１４ａが形成され、隔壁１３の外側に陰極室１４ｂが形成される。
【００４３】
陽極室１４ａ内で電解浴１２に浸漬するように陽極１５ａが配置される。陽極１５ａの材料としては、例えば低分極性炭素電極を用いることが好ましい。電解槽本体１１ａの内面には、陰極１５ｂが形成される。陰極室１４ｂにおいて主に水素ガスが発生する。陰極１５ｂの材料としては、例えばＮｉを用いることが好ましい。
【００４４】
ＨＦを供給するためのＨＦ供給ライン１８ａが上部蓋体１１ｂに接続される。ＨＦ供給ライン１８ａは温度調整用ヒータ１８ｂで覆われる。これにより、ＨＦ供給ライン１８ａでＨＦが液化することが防止される。電解浴１２の液面の高さは液面検出装置（図示せず）により検出される。液面検出装置により検出される液面の高さが所定値よりも低くなると、ＨＦ供給ライン１８ａを通して電解槽１１内にＨＦが供給される。
【００４５】
この電解装置１０は、制御部２３を備える。制御部２３により陽極１５ａと陰極１５ｂとの間に電圧が印加される。それにより、電解槽１１内の電解浴１２が電気分解される。それにより、陽極室１４ａにおいて主にフッ素ガスが発生する。
【００４６】
上部蓋体１１ｂには、ガス排出口１６ａ，１６ｂが設けられる。ガス排出口１６ａには排気管１７ａが接続され、ガス排出口１６ｂには排気管１７ｂが接続される。ガス排出口１６ａは陽極室１４ａに連通し、ガス排出口１６ｂは陰極室１４ｂに連通する。陽極室１４ａで発生される気体は、ガス排出口１６ａから排気管１７ａを通して排出され、陰極室１４ｂで発生する気体はガス排出口１６ｂから排気管１７ｂを通して排出される。
【００４７】
電解槽１１は、加熱器２１ａおよび送風機２１ｂを備える。本実施の形態では、加熱器２１ａとしてシーズヒータが用いられる。シーズヒータは、電熱線が縁被膜で被覆された構造を有する。シーズヒータは、電熱線により任意の大きさの熱容量を得ることができる。加熱器２１ａを電解槽１１に接して設けることにより、電解槽１１を迅速に加熱することができる。なお、加熱器２１ａは、電解槽１１に接して設けられるが、電解槽１１と電気的には絶縁されている。
【００４８】
図２に示すように、加熱器２１ａは、電解槽本体１１ａの側面部の外側の面に、蛇行するように取り付けられる。それにより、加熱器２１ａと電解槽本体１１ａとの接触面積が大きくなる。加熱器２１ａは、熱伝導により電解槽１１を加熱する。
【００４９】
送風機２１ｂは、電解槽１１から絶縁されるように離間して設けられ、電解槽１１に送風する。それにより、送風機２１ｂは、電解槽１１から電気的に絶縁された状態で空気流通により電解槽１１を冷却する。
【００５０】
加熱器２１ａおよび送風機２１ｂは、電源装置２１から供給される電力により動作する。電源装置２１は、安全性を確保するために、アース線Ｓ２により地面Ｅに接地される。
【００５１】
本実施の形態においては、加熱器２１ａであるシーズヒータが備える絶縁被膜により、加熱器２１ａと電解槽１１とが電気的に絶縁される。また、絶縁体である空気により、送風機２１ｂと電解槽１１とが電気的に絶縁される。この場合、上部蓋体１１ｂおよび電源装置２１が地面Ｅに接地され、閉回路が形成されても、電解槽１１における電位差に起因する電流が電解装置の金属部分に流れない。これにより、電解装置の金属部分の電気腐食が防止される。
【００５２】
電解装置１０には、加熱器２１ａの温度を検出する温度センサ２２ａ、および電解槽本体１１ａ内の電解浴１２の温度を検出する温度センサ２２ｂが設けられる。本実施の形態では、温度センサ２２ａ，２２ｂは、熱電対からなる。
【００５３】
制御部２３は、温度センサ２２ａにより検出される電解槽１１の温度および温度センサ２２ｂにより検出される電解浴１２の温度に基づいて加熱器２１ａおよび送風機２１ｂを制御する。
【００５４】
（２）温度制御動作
次に、制御部２３による電解槽１１内の電解浴１２の温度の制御動作について説明する。
【００５５】
電解槽１１内の電解浴１２は、室温でかつ大気圧下では固体状態をとる。そのため、電解浴１２の電気分解を行うためには、電解浴１２を８０〜９０℃に加熱し、液体状態に溶解させる必要がある。
【００５６】
電気分解時に、陽極１５ａ、陰極１５ｂおよび電解浴１２に電流が流れると、陽極１５ａ、陰極１５ｂおよび電解浴１２が有する電気抵抗に起因するジュール熱が発生する。また、電解浴１２が溶解する際には溶解熱が発生する。それにより、電解浴１２の温度が過度に上昇する。その結果、電解浴１２のＨＦの蒸気圧が高くなり、電解浴１２からＨＦが放出される。この場合、排気管１７ａから取り出されるフッ素ガスの純度の低下、およびＨＦの電解効率の低下が発生する可能性がある。そのため、電解浴１２の温度を適切な温度範囲に維持する必要がある。
【００５７】
まず、制御部２３は、加熱器２１ａをオンする。それにより、電解槽１１の温度が上昇し、電解槽１１内の電解浴１２の温度も上昇する。電解浴１２が溶解するまでは、制御部２３は、温度センサ２２ａにより検出される温度に基づいて加熱器２１ａのオンおよびオフを制御する。電解浴１２が溶解するときの電解槽１１の温度（以下、電解槽温度下限値と呼ぶ。）は、予め測定されている。
【００５８】
制御部２３は、電解槽１１の過昇温を防止するために、温度センサ２２ａにより検出される温度が予め設定された上限値（以下、電解槽温度上限値と呼ぶ。）以上になると、加熱器２１ａをオフする。
【００５９】
電解浴１２が溶解すると、温度センサ２２ｂによる電解浴１２の温度の検出が可能となる。電気分解が開始されると、ジュール熱等の発生により、電解浴１２に自然放熱により失われる熱量よりも大きな熱量が投入される。それにより、加熱器２１ａが停止した状態においても、電解浴１２の温度が上昇する。
【００６０】
制御部２３は、温度センサ２２ａにより検出される温度が電解槽温度下限値以上になると、温度センサ２２ｂにより検出される温度に基づいて加熱器２１ａおよび送風機２１ｂのオンおよびオフを制御する。
【００６１】
図３は、制御部２３による加熱器２１ａおよび送風機２１ｂの制御動作を示すフローチャートである。
【００６２】
以下、電気分解に最適な電解浴の温度範囲の上限値を目標上限温度と呼び、電気分解に最適な電解浴の温度範囲の下限値を目標下限温度と呼ぶ。
【００６３】
また、電解浴の温度が目標上限温度を超えないように加熱器２１ａをオフにしかつ送風機２１ｂをオンにする温度を冷却開始温度と呼び、電解浴の温度が目標下限温度より低下しないように加熱器２１ａをオンにしかつ送風機２１ｂをオフにする温度を加熱開始温度と呼ぶ。冷却開始温度は目標上限温度よりも一定温度（例えば１度）低く設定され、加熱開始温度は目標下限温度よりも一定温度（例えば１度）高く設定される。
【００６４】
初期状態では、加熱器２１ａはオンになっているものとし、送風機２１ｂはオフになっているものとする。
【００６５】
制御部２３は、温度センサ２２ｂにより検出された電解浴１２の温度が冷却開始温度まで上昇したか否かを判定する（ステップＳ１）。電解浴１２の温度が冷却開始温度まで上昇していない場合には、制御部２３は電解浴１２の温度が冷却開始温度になるまで待機する。電解浴１２の温度が冷却開始温度まで上昇した場合には、制御部２３は加熱器２１ａをオフにし（ステップＳ２）、送風機２１ｂをオンにする（ステップＳ３）。
【００６６】
次に、制御部２３は、温度センサ２２ｂにより検出された電解浴１２の温度が加熱開始温度まで低下したか否かを判定する（ステップＳ４）。電解浴１２の温度が加熱開始温度まで低下していない場合には、制御部２３は電解浴１２の温度が加熱開始温度になるまで待機する。電解浴１２の温度が加熱開始温度まで低下した場合には、制御部２３は加熱器２１ａをオンにし（ステップＳ５）、送風機２１ｂにオフして（ステップＳ６）、ステップＳ１の処理に戻る。
【００６７】
このようにして、電解浴１２の温度が冷却開始温度よりも一定温度高い目標上限温度と加熱開始温度よりも一定温度低い目標下限温度との間に保たれる。
【００６８】
（３）実施の形態の効果
本実施の形態に係る電解装置１０においては、電解槽１１が支持部材３１により筺体３２から電気的に絶縁するように支持される。また、加熱器２１ａおよび送風機２１ｂが電解槽１１から電気的に絶縁される。この状態で、電解槽１１が、加熱器２１ａからの熱伝導により加熱され、送風機２１ｂからの空気流通により冷却される。
【００６９】
この場合、加熱器２１ａおよび送風機２１ｂを通して電解槽１１に電位が与えられない。そのため、電解槽１１に安定な防食電圧を印加することにより、容易に電解槽１１の腐食を防止することができる。これにより、電解槽１１のメンテナンスのコストを低減することが可能となる。
【００７０】
また、電解槽１１の加熱は熱伝導により行われ、電解槽１１の冷却は空気流通により行われる。この場合、電解槽１１を加熱および冷却するための絶縁性の熱媒体を必要としない。そのため、低コストかつ簡単な構成で電解槽１１を加熱および冷却することが可能となる。
【００７１】
さらに、熱媒体を用いた熱交換とは異なり、加熱器２１ａからの熱伝導および送風機２１ｂからの空気流通により直接的に電解槽１１が加熱および冷却される。それにより、電解槽１１内の電解浴１２の温度を安定的かつ高精度で制御することが可能となる。
【００７２】
（４）実施例
以下の実施例および比較例では、上記実施の形態に基づき、図１および図２に示す電解装置１０を用いて、電解浴１２の温度制御を行った。なお、比較例で用いた電解装置は、送風機２１ｂが取り付けられていない点を除いて、図１および図２の電解装置１０と同じ構造を有する。
【００７３】
実施例および比較例において、電解浴１２の加熱開始温度および冷却開始温度がそれぞれ８５℃および８６℃に設定された。
【００７４】
実施例では、温度センサ２２ｂにより検出される電解浴１２の温度が８６℃まで上昇すると、加熱器２１ａがオフになるとともに送風機２１ｂがオンになり、送風により電解浴１２が強制的に冷却される。また、温度センサ２２ｂにより検出される電解浴１２の温度が８５℃まで低下すると、加熱器２１ａがオンになるとともに送風機２１ｂがオフになり、電解浴１２が加熱される。
【００７５】
一方、比較例では、温度センサ２２ｂにより検出される電解浴１２の温度が８６℃まで上昇すると、加熱器２１ａがオフになり、電解浴１２が自然に冷却される。また、温度センサ２２ｂにより検出される電解浴１２の温度が８５℃まで低下すると、加熱器２１ａがオンになり、電解浴１２が加熱される。
【００７６】
図４（ａ），（ｂ）は、実施例および比較例における電解浴１２の温度の結果をそれぞれ示す図である。図４において、横軸は時間を示し、縦軸は電解浴１２の温度を示す。
【００７７】
図４（ａ）に示すように、実施例においては、８８９分の期間、電解浴１２の温度の変動が２度の範囲内に制御された。一方、比較例においては、８６５分の期間、電解浴１２の温度の変動が４度以上になった。
【００７８】
実施例および比較例の結果から、加熱器２１ａに加えて送風機２１ｂを用いることにより、電解浴１２の温度の変動をほぼ一定に維持することが可能であることが明らかになった。
【００７９】
（５）他の実施の形態
図５は、本発明の他の実施の形態に係る電解装置の主として電解槽の外側の模式図である。
【００８０】
図５の電解装置１０が図１および図２の電解装置１０と異なるのは、加熱器２１ａの代わりに、複数の赤外線加熱装置２１ｃが電解槽１１の周囲に配置されている点である。
【００８１】
複数の赤外線加熱装置２１ｃは、電解槽１１から離間するように設けられ、電解槽１１に赤外線を放射する。それにより、複数の赤外線加熱装置２１ｃは、電解槽１１から電気的に絶縁された状態で熱放射により電解槽１１を加熱する。
【００８２】
図６は、本発明のさらに他の実施の形態に係る電解装置の主として電解槽の外側の模式図である。
【００８３】
図６の電解装置１０が図１および図２の電解装置１０と異なるのは、送風機２１ｂの代わりに、複数の冷却体２１ｄが電解槽本体１１ａの側面部の外側の面に接して、分散的に取り付けられている点である。冷却体２１ｄは、ペルチェ素子がセラミックス材および絶縁被膜の被覆等で絶縁された構造を有する。それにより、複数の冷却体２１ｄは、電解槽１１から電気的に絶縁された状態で吸熱動作を行うことにより電解槽１１を冷却する。
【００８４】
なお、図１および図２の加熱器２１ａの代わりに複数の赤外線加熱装置２１ｃが設けられ、かつ送風機２１ｂの代わりに複数の冷却体２１ｄが設けられてもよい。
【００８５】
（６）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部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。
【００８６】
加熱器２１ａおよび赤外線加熱装置２１ｃが熱源および加熱手段の例であり、送風機２１ｂおよび冷却体２１ｄが放熱源および冷却手段の例であり、シーズヒータの電熱線が発熱体の例であり、加熱器２１ａがヒータの例であり、ペルチェ素子が冷却素子の例であり、陽極室１４ａが第１室の例であり、陰極室１４ｂが第２室の例であり、陽極１５ａが第１の電極の例であり、陰極１５ｂが第２の電極の例であり、制御部２３が制御手段の例であり、温度センサ２２ｂが検出手段の例である。
【００８７】
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】
【００８８】
本発明は、気体発生装置等の電解装置に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１０ 電解装置
１１ 電解槽
１１ａ 電解槽本体
１１ｂ 上部蓋体
１１ｃ 絶縁部材
１２ 電解浴
１３ 隔壁
１４ａ 陽極室
１４ｂ 陰極室
１５ａ 陽極
１５ｂ 陰極
１６ａ，１６ｂ ガス排出口
１７ａ，１７ｂ 排気管
１８ａ ＨＦ供給ライン
１８ｂ 温度調整用ヒータ
２１ 電源装置
２１ａ 加熱器
２１ｂ 送風機
２１ｃ 赤外線加熱装置
２１ｄ 冷却体
２２ａ，２２ｂ 温度センサ
２３ 制御部
３１ 支持部材
３２ 筺体
３３ 車輪
Ｅ 地面
Ｓ１，Ｓ２ アース線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解浴を収容する電解槽と、
前記電解槽から電気的に絶縁された熱源により前記電解槽を加熱する加熱手段と、
前記電解槽から電気的に絶縁された放熱源により前記電解槽を冷却する冷却手段とを備えることを特徴とする電解装置。
【請求項２】
前記加熱手段は、前記熱源として絶縁被膜で被覆された発熱体を有するヒータを含み、
前記ヒータは前記電解槽の外面に接して設けられていることを特徴とする請求項１記載の電解装置。
【請求項３】
前記加熱手段は、前記熱源として赤外線を放射する赤外線加熱装置を含み、
前記赤外線加熱装置は、前記電解槽から絶縁されるように離間して設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の電解装置。
【請求項４】
前記冷却手段は、前記放熱源として前記電解槽に送風する送風機を含み、
前記送風機は、前記電解槽から絶縁されるように離間して設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電解装置。
【請求項５】
前記冷却手段は、前記放熱源として絶縁被膜で被覆された冷却素子を有する冷却体を含み、
前記冷却体は、前記電解槽の外面に接して設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電解装置。
【請求項６】
前記電解槽内に第１室が設けられるとともに、前記第１室と前記電解槽との間に第２室が設けられ、
前記第１室に第１の電極が配置され、前記電解槽が第２の電極として機能することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電解装置。
【請求項７】
前記電解槽内の電解浴の温度が予め定められた目標温度範囲内に保たれるように前記加熱手段および前記冷却手段を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電解装置。
【請求項８】
前記電解槽内の電解浴の温度を検出する検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記検出手段により検出される温度が前記目標温度範囲の上限値よりも低い第１の温度まで上昇したときに前記加熱手段の動作を停止させるとともに前記冷却手段を動作させ、前記検出手段により検出される温度が前記目標温度範囲の下限値よりも高い第２の温度まで低下したときに前記加熱手段を動作させるとともに前記冷却手段の動作を停止させることを特徴とする請求項７記載の電解装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記目標温度の上限値と下限値との差が２度以内になるように前記加熱手段および前記冷却手段を制御することを特徴とする請求項８記載の電解装置。
【請求項１０】
前記電解槽はフッ素発生用電解槽であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の電解装置。
【請求項１】
電解浴を収容する電解槽と、
前記電解槽から電気的に絶縁された熱源により前記電解槽を加熱する加熱手段と、
前記電解槽から電気的に絶縁された放熱源により前記電解槽を冷却する冷却手段とを備えることを特徴とする電解装置。
【請求項２】
前記加熱手段は、前記熱源として絶縁被膜で被覆された発熱体を有するヒータを含み、
前記ヒータは前記電解槽の外面に接して設けられていることを特徴とする請求項１記載の電解装置。
【請求項３】
前記加熱手段は、前記熱源として赤外線を放射する赤外線加熱装置を含み、
前記赤外線加熱装置は、前記電解槽から絶縁されるように離間して設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の電解装置。
【請求項４】
前記冷却手段は、前記放熱源として前記電解槽に送風する送風機を含み、
前記送風機は、前記電解槽から絶縁されるように離間して設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電解装置。
【請求項５】
前記冷却手段は、前記放熱源として絶縁被膜で被覆された冷却素子を有する冷却体を含み、
前記冷却体は、前記電解槽の外面に接して設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電解装置。
【請求項６】
前記電解槽内に第１室が設けられるとともに、前記第１室と前記電解槽との間に第２室が設けられ、
前記第１室に第１の電極が配置され、前記電解槽が第２の電極として機能することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電解装置。
【請求項７】
前記電解槽内の電解浴の温度が予め定められた目標温度範囲内に保たれるように前記加熱手段および前記冷却手段を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電解装置。
【請求項８】
前記電解槽内の電解浴の温度を検出する検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記検出手段により検出される温度が前記目標温度範囲の上限値よりも低い第１の温度まで上昇したときに前記加熱手段の動作を停止させるとともに前記冷却手段を動作させ、前記検出手段により検出される温度が前記目標温度範囲の下限値よりも高い第２の温度まで低下したときに前記加熱手段を動作させるとともに前記冷却手段の動作を停止させることを特徴とする請求項７記載の電解装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記目標温度の上限値と下限値との差が２度以内になるように前記加熱手段および前記冷却手段を制御することを特徴とする請求項８記載の電解装置。
【請求項１０】
前記電解槽はフッ素発生用電解槽であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の電解装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−５８０１５（Ｐ２０１１−５８０１５Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０５４９１（Ｐ２００９−２０５４９１）
【出願日】平成２１年９月７日（２００９．９．７）
【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３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月７日（２００９．９．７）
【出願人】（０００２２２８４２）東洋炭素株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
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