專利名稱：氣體生成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體生成裝置，特別是涉及能夠延長除去與氣體同時生成的霧沫的過濾器的使用壽命的氣體生成裝置。
背景技術(shù)：
以往，例如圖2所示，具有電解槽、閥、過濾器、以及用于除去不要的氣體的除去塔的氣體生成裝置是公知的。
在圖2的氣體生成裝置200中，1為電解槽，2為電解液，3為陽極室，4為陰極室，5為檢測陽極室的電解液2的液面水平的第1液面檢測機(jī)構(gòu)，6為以5級檢測陰極室4的液面水平的第2液面檢測機(jī)構(gòu)。而且，7為測定陽極室3的壓力的壓力計，8為測定陰極室4的壓力的壓力計。9、10為根據(jù)這些壓力計7、8的壓力聯(lián)動地開閉、調(diào)整陽、陰極室的壓力的壓力調(diào)整閥。而且，11為測定電解液2的溫度的溫度計，13為設(shè)置在電解槽1的側(cè)面和底部上、通過來自溫度計11的信號動作的電解液加溫加熱器。14為從陰極室4排放的氣體中除去不要的氣體的除去塔，15為填充了藥劑的除去塔，所述藥劑用于從陽極室3排放的氣體中除去不要的氣體而僅排放高純度的所需氣體。51為陽極，52為陰極。而且，53、54用于除去因電解而與氣體同時生成的霧沫的過濾器(例如參照下述專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開2002-339090號公報但是，圖2中所示的氣體生成裝置由于是壓力調(diào)整閥位于將從電解槽產(chǎn)生的不要成分除去的除去塔之前，所以包含與氣體同時生成的固態(tài)物在內(nèi)的異物堆積在壓力調(diào)整閥內(nèi)部而將不能夠進(jìn)行壓力的調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種氣體生成裝置，具有能夠?qū)⑴c氣體同時生成的不要成分在通過過濾器和壓力調(diào)整閥之前去除的除去塔，在其后具有過濾器和壓力調(diào)整閥，通過延長該過濾器的壽命而長時間保護(hù)壓力調(diào)整閥。
本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，就過濾器的堵塞而言，與因飛散的固體引起的堵塞相比，伴隨著固態(tài)物的液狀物質(zhì)的粘連更容易引起過濾器的堵塞。例如，在采用氟電解液(KF·2HF溶鹽)而生成氣體的情況下，發(fā)現(xiàn)短時間內(nèi)過濾器產(chǎn)生堵塞的原因是伴隨著固體的HF過剩的粘性物質(zhì)粘連在過濾器的開口部上，而并非KF·2HF的飛散固體引起的堵塞?？芍辗旁摲娊庖旱碾娊獠蹥怏w空間是HF過剩的空間，因KF·2HF的霧沫的存在，溶解溫度比KF·2HF更低的KF·nHF(n＝3、4、5、……)成為霧沫狀態(tài)。推定這種KF·nHF(n＝3、4、5、……)的霧沫是即使配管中的溫度降低也呈液狀或者粘性流體狀態(tài)的物質(zhì)。因此，本發(fā)明者完成了本發(fā)明的氣體生成裝置。即，本發(fā)明的氣體生成裝置是一種將電解槽內(nèi)的電解液電解生成氣體的氣體生成裝置，包括將從氣體生成裝置中生成的不要成分除去的除去塔，將從上述除去塔排放的霧沫除去的過濾器，以及調(diào)整上述電解槽內(nèi)的壓力的壓力調(diào)整閥，上述過濾器插入上述除去塔的下游，上述壓力調(diào)整閥配置在上述過濾器的下游。
根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，由于可盡早除去不要的氣體，所以能夠延長用于將與氣體同時生成的霧沫除去的過濾器的使用壽命。其結(jié)果能夠長時間保護(hù)壓力調(diào)整閥。
本發(fā)明的氣體生成裝置也可以是電解液包含氟化氫。
通過上述的結(jié)構(gòu)，也能夠延長用于從包含氟化氫的電解液中將與氟氣或氫氣同時生成的霧沫除去的過濾器的使用壽命。
本發(fā)明的氣體生成裝置優(yōu)選地是上述除去塔內(nèi)填充有用于將不要的氣體除去的粒狀的藥劑。
根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，由于可充分除去不要的氣體，所以能夠延長過濾器的使用壽命，減少壓力損失。
本發(fā)明的氣體生成裝置優(yōu)選地是上述除去塔的壓力損失在0.05Mpa以下。
根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，能夠充分且可靠地除去不要的氣體，延長過濾器的使用壽命。
本發(fā)明的氣體生成裝置優(yōu)選地是上述除去塔內(nèi)加熱到50℃以上。
根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，能夠充分且可靠地除去不要的氣體，延長過濾器的使用壽命。
本發(fā)明的氣體生成裝置優(yōu)選地是上述過濾器具有由燒結(jié)金屬或合金構(gòu)成的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)或者網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，由于可充分除去與氟氣或氫氣同時生成的霧沫，所以能夠長時間保護(hù)壓力調(diào)整閥。


圖1為本發(fā)明的氣體生成裝置的主要部分示意圖。
圖2為現(xiàn)有方式的氣體生成裝置的主要部分示意圖。
圖3為本申請人在先申請的氣體生成裝置中與本發(fā)明相對應(yīng)的部分周邊的示意圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的氣體生成裝置的一實施方式加以說明。另外，對于與上述圖2中所示的氣體生成裝置200相同的部位中已作說明的部位，將省略其說明。
圖1為本發(fā)明的氣體生成裝置的主要部分示意圖。圖1的氣體生成裝置100雖然具有與圖2中所示的現(xiàn)有的氣體生成裝置200大致相同的結(jié)構(gòu)，但其最大的不同之處在于生成氣體的流路中壓力調(diào)整閥9、10，過濾器53、54，以及除去塔14、15的排列順序不同。具體地說，不同之處在于圖2的氣體生成裝置200從電解槽一側(cè)開始是以壓力調(diào)整閥、過濾器、除去塔的順序排列的，而圖1的氣體生成裝置100從電解槽一側(cè)開始是以除去塔、過濾器、壓力調(diào)整閥的順序排列的。
以下，對各部位加以說明。
電解槽1是由鎳、蒙乃爾合金、純鐵、不銹鋼等金屬或合金形成的。電解槽1通過蒙乃爾合金構(gòu)成的間隔壁16分離成陽極室3和陰極室4。在陽極室3中配置有陽極51。而且，在陰極室4中設(shè)置有陰極52。另外，陽極51優(yōu)選地使用級化性低的碳素電極。而且，作為陰極52，優(yōu)選地使用鎳。在電解槽1的上蓋17上設(shè)置有從陽極室3生成氣體的氣體生成口22和從陰極室4生成氣體的氣體生成口23。而且，在上蓋17上設(shè)置有來自電解液2的液面高度降低的情況下供應(yīng)氟化氫的氟化氫供應(yīng)管路(未圖示)的氟化氫導(dǎo)入口(未圖示)，分別檢測陽極室3和陰極室4的液面高度的第1液面檢測機(jī)構(gòu)5和第2液面檢測機(jī)構(gòu)6，以及壓力計7、8。而且，電解槽1設(shè)置有對電解槽1內(nèi)進(jìn)行加熱的溫度調(diào)整機(jī)構(gòu)。
在例如電解液2中含有氟化氫的情況下通過電解產(chǎn)生氫氣時，將從陰極室4生成的不要成分除去的除去塔14優(yōu)選地由對氟氣以及氟化氫具有耐腐蝕性的材料形成，例如由不銹鋼、蒙乃爾合金、鎳等形成，在內(nèi)部填充氟化鈉(以下稱為NaF)或碳酸鈣(以下稱為CaCo3)等，通過除去所通過的不要的氟化氫而除去氫氣中的氟化氫。
這種除去塔14配置在過濾器54的上游一側(cè)。而且，在該過濾器54的下游一側(cè)配置有壓力調(diào)整閥10。
將從陽極室3生成的不要的成分除去的除去塔15與上述的除去塔14相同，在例如電解液2中含有氟化氫的情況下通過電解產(chǎn)生氫氣時，優(yōu)選地由對氟氣以及氟化氫具有耐腐蝕性的材料形成，例如可例示出不銹鋼、蒙乃爾合金、鎳等，在內(nèi)部填充有NaF，將排放出的氟氣中含有的氟化氫除去。
這種除去塔15配置在過濾器53的上游一側(cè)。而且，在該過濾器53的下游一側(cè)配置有壓力調(diào)整閥10。
另外，在這些除去塔14、15上設(shè)置有壓力計30、29，能夠檢測內(nèi)部的堵塞。而且，除去塔14、15希望是壓力損失為0.05Mpa以下、優(yōu)選地為0～0.01kPa。這是由于壓力損失小則液面控制容易的緣故。另外，希望除去塔14、15內(nèi)以50℃以上，優(yōu)選地以50℃以上、300℃以下，更優(yōu)選地以90℃以上、150℃以下的溫度加熱。
過濾器53、54優(yōu)選地具有由燒結(jié)金屬或合金構(gòu)成的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)或者網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。作為這種過濾器53、54的材質(zhì)，列舉出不銹鋼、鎳、蒙乃爾合金、以及哈斯特洛伊耐蝕高鎳合金等。
根據(jù)本實施方式，由于能夠盡早充分可靠地除去不要的氣體，所以能夠延長用于除去與氣體同時生成的霧沫的過濾器的使用壽命。其結(jié)果能夠長時間保護(hù)壓力調(diào)整閥。
而且，由于過濾器具有由燒結(jié)金屬或合金構(gòu)成的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)或者網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，從而能夠充分地除去與氟氣或氫氣同時生成的不要成分，所以能夠長時間保護(hù)壓力調(diào)整閥。
另外，雖然作為具體的例子列舉了對含有氟化氫的電解液進(jìn)行電解的氣體生成裝置，但此時能夠可靠地延長用于將與氟氣或氫氣同時生成的不要成分除去的過濾器的使用壽命。
以下，對本發(fā)明的實施例加以說明。另外，對于以下的實施例以及比較例，由氣體生成裝置產(chǎn)生氟，并進(jìn)行了驗證。
實施例1在本發(fā)明的氣體生成裝置的除去塔上，采用NaF作為除去氟化氫的藥劑，將該NaF制成顆粒狀，以氣體可通過其中的程度填充在除去塔中。另外，將NaF的顆粒尺寸制成直徑為3mm、長度為3mm的圓筒形狀，將除去塔中NaF填充部分的尺寸制成內(nèi)徑為100mm、長度為500mm。另外，壓力損失為0.01Mpa。
將這樣制成的除去塔配置在電解槽的下游，在該除去塔的下游配置保護(hù)壓力調(diào)整閥的過濾器(1/4英寸過濾器)，進(jìn)而在其下游配置調(diào)整電解槽的壓力的壓力調(diào)整閥，從而制成這種配置的氣體生成裝置。
實施例2在生成氟氣一側(cè)的除去塔中與上述實施例1同樣地填充NaF，將除去塔內(nèi)部加溫到100℃加以使用，在生成氫一側(cè)的除去塔中填充CaCO3作為用于除去氟化氫的藥劑。填充了CaCO3后的除去塔的尺寸是內(nèi)徑為200mm，長度為1000mm，壓力損失為0.01Mpa。
將這樣制成的除去塔分別配置在電解槽的氟氣管路、氫氣管路的下游，在這些除去塔的下游配置燒結(jié)金屬的過濾器(1/4英寸過濾器)，進(jìn)而在其下游配置調(diào)整電解槽的壓力的壓力調(diào)整閥，從而制成這種配置的氣體生成裝置。
比較例1本申請人已于2002年11月8日提出了申請?zhí)枮樘卦?002-324759的發(fā)明專利申請(另外，還于2003年11月10日提出了要求該特愿2002-324759的優(yōu)先權(quán)的發(fā)明專利申請(申請?zhí)枮樘卦?003-379328))，目前尚未公開。在該特愿2002～324759號的申請內(nèi)容中，與本發(fā)明相對應(yīng)的局部周邊示意圖為圖3。另外，該圖3的氣體生成裝置300是變更了圖2中氣體生成裝置的壓力調(diào)整閥9和過濾器53的配置順序以及壓力調(diào)整閥10和過濾器54的配置順序，進(jìn)而在壓力調(diào)整閥和過濾器之間設(shè)置了用于檢測因不要物等引起的壓力調(diào)整閥的堵塞的壓力計55、56。
在此，在具有與圖3方式的氣體生成裝置的結(jié)構(gòu)相同的氣體生成裝置中，在成為生成的氣體等的流路的配管(3/8英寸管路)上設(shè)置串聯(lián)過濾器(直徑為26mm、長度為40mm)，制作出圖3的氟生成裝置100A。
比較例2將比較例1中的氟生成裝置中的串聯(lián)過濾器更換成直徑為60mm、長度為250mm(過濾器的表面積460cm2)的大型過濾器，制作出比較例2的氟生成裝置。
比較例3將比較例1中的氟生成裝置中的串聯(lián)過濾器更換成直徑為70mm、長度為110mm(過濾器的表面積425cm2)的薄型過濾器，制作出比較例3的氟生成裝置。
在實施例1中，制作出氣體生成裝置的電解槽下游配管，分別配置在氟氣管路和氫氣管路上，將電熱帶卷繞在除去塔上，將除去塔內(nèi)加溫到100℃，并運(yùn)行上述氣體生成裝置，進(jìn)行了過濾器的壽命驗證。
實施例2和比較例1～3中，原封不動地運(yùn)行各氣體生成裝置，進(jìn)行了過濾器的壽命驗證。在以下的表1中，將能夠不使過濾器被異物堵塞地持續(xù)進(jìn)行電解槽運(yùn)行的累積電量作為過濾器的壽命進(jìn)行表示。
表1

如表1所示，可確認(rèn)本發(fā)明的實施例1、2與比較例1～3相比，累積電量要大很多。因此，能夠確認(rèn)根據(jù)本發(fā)明的氣體生成裝置，與現(xiàn)有方式的氣體生成裝置相比，可將過濾器的壽命延長很多，能夠長時間持續(xù)電解槽的運(yùn)行。
另外，比較例1～3的氣體生成裝置的累積電量減小的原因是，由于過濾器和壓力調(diào)整閥位于用于將從電解槽生成的不要成分除去的除去塔之前，含有與氣體同時生成的固態(tài)物的異物堆積在過濾器中而不能夠進(jìn)行壓力調(diào)整。
另外，本發(fā)明可在不脫離權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)計上的變更，而不僅限于上述實施方式以及實施例。
權(quán)利要求
1.一種氣體生成裝置，將電解槽內(nèi)的電解液電解生成氣體，其特征是，包括將從氣體生成裝置中生成的不要成分除去的除去塔，將從上述除去塔排放的霧沫除去的過濾器，以及調(diào)整上述電解槽內(nèi)的壓力的壓力調(diào)整閥，上述過濾器插入上述除去塔的下游，上述壓力調(diào)整閥配置在上述過濾器的下游。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體生成裝置，其特征是，電解液包含氟化氫。
3.如權(quán)利要求1或2所述的氣體生成裝置，其特征是，上述除去塔內(nèi)填充有用于將不要的氣體除去的粒狀的藥劑。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的氣體生成裝置，其特征是，上述除去塔的壓力損失在0.05Mpa以下。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項所述的氣體生成裝置，其特征是，上述除去塔內(nèi)加熱到50℃以上。
6.如權(quán)利要求1所述的氣體生成裝置，其特征是，上述過濾器具有由燒結(jié)金屬或合金構(gòu)成的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)或者網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氣體生成裝置，通過延長過濾器的使用壽命而能夠長時間保護(hù)壓力調(diào)整閥。本發(fā)明的氣體生成裝置是一種將電解槽內(nèi)的電解液電解生成氣體的氣體生成裝置，包括將從氣體生成裝置中生成的不要成分除去的除去塔，將從上述除去塔排放的霧沫除去的過濾器，以及調(diào)整上述電解槽內(nèi)的壓力的壓力調(diào)整閥，上述過濾器插入上述除去塔的下游，上述壓力調(diào)整閥配置在上述過濾器的下游。
文檔編號C25B9/00GK1661134SQ20041008182
公開日2005年8月31日 申請日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月17日
發(fā)明者早川宏, 吉本修, 田中則之, 平巖次郎, 東城哲朗 申請人:東洋炭素株式會社