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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024116104
(43)【公開日】2024-08-27
(54)【発明の名称】電気化学反応装置
(51)【国際特許分類】
B01J 19/26 20060101AFI20240820BHJP
B01J 19/08 20060101ALI20240820BHJP
【ＦＩ】
B01J19/26
B01J19/08 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024020668
(22)【出願日】2024-02-14
(31)【優先権主張番号】10-2023-0020224
(32)【優先日】2023-02-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】524059537
【氏名又は名称】シーエスピ カンパニー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＣＳＰ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】５７， Ｍａｓａｎ ６－ｒｏ， Ｊｉｎｗｉ－ｍｙｅｏｎ， Ｐｙｅｏｎｇｔａｅｋ－ｓｉ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ １７７１６， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】110002262
【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】カン ムンシク
(72)【発明者】
【氏名】キム ヒョンシン
(72)【発明者】
【氏名】ジョン デホ
(72)【発明者】
【氏名】キム ジンボム
【テーマコード（参考）】
4G075
【Ｆターム（参考）】
4G075AA03
4G075AA13
4G075AA23
4G075BA10
4G075BD10
4G075CA20
4G075DA02
4G075EB01
4G075EC01
4G075EC13
4G075EC21
4G075FA08
(57)【要約】 （修正有）
【課題】反応炉の内部で電気化学反応によって生成される生成物の収率を高めることができる電気化学反応装置を提供する。
【解決手段】反応炉１００と、第１反応物タンク２００に貯蔵された第１反応物を前記反応炉１００に供給する第１反応物供給流路２１０と、第２反応物タンク３００に貯蔵された第２反応物を反応炉１００に供給する第２反応物供給流路と、反応炉１００の内部の混合溶液に電気を加えて混合溶液を反応させて生成物を生成する電極部と、電極部に電源を印加する電源部５５０と、反応炉１００の内部で生成された生成物を生成物タンクに排出する生成物排出流路７１０と、反応炉１００の内部の混合溶液が反応炉１００の内部で滞留しないように、混合溶液を反応炉１００の外部に排出した後、再び反応炉１００の内部に流れて混合溶液を循環させる循環部８００と、を備える電気化学反応装置である。
【選択図】図１
【解決手段】反応炉１００と、第１反応物タンク２００に貯蔵された第１反応物を前記反応炉１００に供給する第１反応物供給流路２１０と、第２反応物タンク３００に貯蔵された第２反応物を反応炉１００に供給する第２反応物供給流路と、反応炉１００の内部の混合溶液に電気を加えて混合溶液を反応させて生成物を生成する電極部と、電極部に電源を印加する電源部５５０と、反応炉１００の内部で生成された生成物を生成物タンクに排出する生成物排出流路７１０と、反応炉１００の内部の混合溶液が反応炉１００の内部で滞留しないように、混合溶液を反応炉１００の外部に排出した後、再び反応炉１００の内部に流れて混合溶液を循環させる循環部８００と、を備える電気化学反応装置である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
反応炉と、
第１反応物タンクに貯蔵された第１反応物を前記反応炉に供給する第１反応物供給流路と、
第２反応物タンクに貯蔵された第２反応物を前記反応炉に供給する第２反応物供給流路と、
前記反応炉の内部の混合溶液に電気を加えて前記混合溶液を反応させて生成物を生成する電極部と、
前記電極部に電源を印加する電源部と、
前記反応炉の内部で生成された生成物を生成物タンクに排出する生成物排出流路と、
前記反応炉の内部の混合溶液が前記反応炉の内部で滞留しないように、前記混合溶液を前記反応炉の外部に排出した後、再び前記反応炉の内部に流れて前記混合溶液を循環させる循環部と、を備える電気化学反応装置。
第１反応物タンクに貯蔵された第１反応物を前記反応炉に供給する第１反応物供給流路と、
第２反応物タンクに貯蔵された第２反応物を前記反応炉に供給する第２反応物供給流路と、
前記反応炉の内部の混合溶液に電気を加えて前記混合溶液を反応させて生成物を生成する電極部と、
前記電極部に電源を印加する電源部と、
前記反応炉の内部で生成された生成物を生成物タンクに排出する生成物排出流路と、
前記反応炉の内部の混合溶液が前記反応炉の内部で滞留しないように、前記混合溶液を前記反応炉の外部に排出した後、再び前記反応炉の内部に流れて前記混合溶液を循環させる循環部と、を備える電気化学反応装置。
【請求項2】
前記循環部は、
前記反応炉の上部に位置する分岐部と、
前記反応炉の下部と前記分岐部とを連通させる第１循環流路と、
前記分岐部と前記反応炉とを連通させる複数の第２循環流路と、
前記第１循環流路上に設けられ、前記反応炉の内部の混合溶液を前記第１循環流路、前記分岐部および前記複数の第２循環流路の順に循環させて前記反応炉の内部に流す循環ポンプと、を含む請求項１に記載の電気化学反応装置。
前記反応炉の上部に位置する分岐部と、
前記反応炉の下部と前記分岐部とを連通させる第１循環流路と、
前記分岐部と前記反応炉とを連通させる複数の第２循環流路と、
前記第１循環流路上に設けられ、前記反応炉の内部の混合溶液を前記第１循環流路、前記分岐部および前記複数の第２循環流路の順に循環させて前記反応炉の内部に流す循環ポンプと、を含む請求項１に記載の電気化学反応装置。
【請求項3】
前記反応炉の上面を閉鎖する反応炉蓋と、
前記反応炉蓋の上面と下面を貫通して形成される複数の循環注入口と、をさらに含み、
前記複数の第２循環流路のそれぞれは、前記複数の循環注入口のそれぞれに連通している請求項２に記載の電気化学反応装置。
前記反応炉蓋の上面と下面を貫通して形成される複数の循環注入口と、をさらに含み、
前記複数の第２循環流路のそれぞれは、前記複数の循環注入口のそれぞれに連通している請求項２に記載の電気化学反応装置。
【請求項4】
前記循環部は、前記反応炉蓋の下部に配置され、前記複数の第２循環流路と連通し、それぞれの下面に前記循環した混合溶液が噴射される複数の噴射口が設けられた複数の噴射ノズルをさらに含む請求項３に記載の電気化学反応装置。
【請求項5】
前記循環部は、前記噴射ノズルの噴射圧力を調整する圧力調整部をさらに含む請求項４に記載の電気化学反応装置。
【請求項6】
前記電極部は、
複数の第１電極と、
前記複数の第１電極と交互に配置される複数の第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極とが互いに接触しないように前記第１電極と前記第２電極との間に介在する複数のワッシャと、を含む請求項１に記載の電気化学反応装置。
複数の第１電極と、
前記複数の第１電極と交互に配置される複数の第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極とが互いに接触しないように前記第１電極と前記第２電極との間に介在する複数のワッシャと、を含む請求項１に記載の電気化学反応装置。
【請求項7】
前記反応炉は円形断面を有し、
前記複数の第１電極のうち少なくともいずれかと前記複数の第２電極のうち少なくともいずれかは互いに異なる幅を有し、前記電極部の中央領域の第１電極および第２電極の幅が最も長く、前記電極部の左側および右側に行くほど前記電極部の第１電極および前記第２電極の幅が短くなるように形成される請求項６に記載の電気化学反応装置。
前記複数の第１電極のうち少なくともいずれかと前記複数の第２電極のうち少なくともいずれかは互いに異なる幅を有し、前記電極部の中央領域の第１電極および第２電極の幅が最も長く、前記電極部の左側および右側に行くほど前記電極部の第１電極および前記第２電極の幅が短くなるように形成される請求項６に記載の電気化学反応装置。
【請求項8】
前記第１電極の上部には上方向に突出する中央突出部が設けられ、
前記第２電極の上部には上方向に突出する前方突出部および後方突出部が設けられ、
前記中央突出部および前記前方突出部および後方突出部が互いに重なり合わないように、前記前方突出部および後方突出部は前記中央突出部が形成されていない領域に形成され、
前記ワッシャは前記中央突出部と前記前方突出部および後方突出部との間に介在され、
前記中央突出部に設けられた中央突出部穴および前記ワッシャに設けられた中央ワッシャ穴には第１締結棒が挿入され、前記前方突出部に設けられた前方突出部穴および前記ワッシャに設けられた前方ワッシャ穴には第２締結棒が挿入され、前記後方突出部に設けられた後方突出部穴および前記ワッシャに設けられた後方ワッシャ穴には第３締結棒が挿入され、前記第１電極の下部に設けられた第１電極下部穴と前記第２電極の下部に設けられた第２電極下部穴には第４締結棒が挿入され、前記ワッシャと前記第１電極および前記第２電極とが互いに締結される請求項６に記載の電気化学反応装置。
前記第２電極の上部には上方向に突出する前方突出部および後方突出部が設けられ、
前記中央突出部および前記前方突出部および後方突出部が互いに重なり合わないように、前記前方突出部および後方突出部は前記中央突出部が形成されていない領域に形成され、
前記ワッシャは前記中央突出部と前記前方突出部および後方突出部との間に介在され、
前記中央突出部に設けられた中央突出部穴および前記ワッシャに設けられた中央ワッシャ穴には第１締結棒が挿入され、前記前方突出部に設けられた前方突出部穴および前記ワッシャに設けられた前方ワッシャ穴には第２締結棒が挿入され、前記後方突出部に設けられた後方突出部穴および前記ワッシャに設けられた後方ワッシャ穴には第３締結棒が挿入され、前記第１電極の下部に設けられた第１電極下部穴と前記第２電極の下部に設けられた第２電極下部穴には第４締結棒が挿入され、前記ワッシャと前記第１電極および前記第２電極とが互いに締結される請求項６に記載の電気化学反応装置。
【請求項9】
前記電源部は、前記第１締結棒を介して前記第１電極に（＋）極を印加し、前記第２締結棒を介して前記第２電極に（－）極を印加する請求項８に記載の電気化学反応装置。
【請求項10】
前記電極部は、
複数の第１電極と、
前記複数の第１電極と交互に配置される複数の第２電極と、
前記第１電極および前記第２電極に電源を印加する電源部と、を含み、前記複数の第１電極と前記複数の第２電極とは、上下方向に相対移動する請求項１に記載の電気化学反応装置。
複数の第１電極と、
前記複数の第１電極と交互に配置される複数の第２電極と、
前記第１電極および前記第２電極に電源を印加する電源部と、を含み、前記複数の第１電極と前記複数の第２電極とは、上下方向に相対移動する請求項１に記載の電気化学反応装置。
【請求項11】
前記電極部は、
複数の第１電極と、
前記複数の第１電極と交互に配置される複数の第２電極と、
前記第１電極および前記第２電極に電源を印加する電源部と、を含み、
前記複数の第１電極と前記複数の第２電極とは、前記複数の第１電極および前記複数の第２電極のうち少なくともいずれかが前記反応炉の中心点を軸にして回動されて前記複数の第１電極と前記複数の第２電極とが相対移動する請求項１に記載の電気化学反応装置。
複数の第１電極と、
前記複数の第１電極と交互に配置される複数の第２電極と、
前記第１電極および前記第２電極に電源を印加する電源部と、を含み、
前記複数の第１電極と前記複数の第２電極とは、前記複数の第１電極および前記複数の第２電極のうち少なくともいずれかが前記反応炉の中心点を軸にして回動されて前記複数の第１電極と前記複数の第２電極とが相対移動する請求項１に記載の電気化学反応装置。
【請求項12】
前記電極部は、
複数の第１電極と、
前記複数の第１電極と交互に配置される複数の第２電極と、を含み、
前記第１電極には複数の電極噴射口が設けられ、前記循環部が前記第１電極に連通し、前記循環部を介して循環した混合溶液が前記複数の電極噴射口を介して前記反応炉の内部に噴射される請求項１に記載の電気化学反応装置。
複数の第１電極と、
前記複数の第１電極と交互に配置される複数の第２電極と、を含み、
前記第１電極には複数の電極噴射口が設けられ、前記循環部が前記第１電極に連通し、前記循環部を介して循環した混合溶液が前記複数の電極噴射口を介して前記反応炉の内部に噴射される請求項１に記載の電気化学反応装置。
【請求項13】
前記循環部は、
前記反応炉の上部に位置する分岐部と、
前記反応炉の下部と前記分岐部とを連通させる第１循環流路と、
前記分岐部と前記反応炉とを連通させる複数の第２循環流路と、
前記電極部の第１電極および第２電極の上部に位置し、前記第２循環流路と連通し、下面に前記循環した混合溶液が噴射される複数の噴射口が設けられ、上下方向と垂直な方向に長手方向を有する板状に形成された複数の噴射ノズルと、を含む請求項１に記載の電気化学反応装置。
前記反応炉の上部に位置する分岐部と、
前記反応炉の下部と前記分岐部とを連通させる第１循環流路と、
前記分岐部と前記反応炉とを連通させる複数の第２循環流路と、
前記電極部の第１電極および第２電極の上部に位置し、前記第２循環流路と連通し、下面に前記循環した混合溶液が噴射される複数の噴射口が設けられ、上下方向と垂直な方向に長手方向を有する板状に形成された複数の噴射ノズルと、を含む請求項１に記載の電気化学反応装置。
【請求項14】
前記循環部は、
前記反応炉の上部に位置する分岐部と、
前記反応炉の下部と前記分岐部とを連通させる第１循環流路と、
前記分岐部と前記反応炉とを連通させる複数の第２循環流路と、
前記電極部の第１電極と第２電極との間に位置し、前記第２循環流路と連通し、上下方向に長手方向を有する板状に形成され、前記第１電極および前記第２電極の表面に前記循環した混合溶液が噴射されるように、前記第１電極および前記第２電極と対向する両側面に複数の噴射口が設けられた複数の噴射ノズルと、を含む請求項１に記載の電気化学反応装置。
前記反応炉の上部に位置する分岐部と、
前記反応炉の下部と前記分岐部とを連通させる第１循環流路と、
前記分岐部と前記反応炉とを連通させる複数の第２循環流路と、
前記電極部の第１電極と第２電極との間に位置し、前記第２循環流路と連通し、上下方向に長手方向を有する板状に形成され、前記第１電極および前記第２電極の表面に前記循環した混合溶液が噴射されるように、前記第１電極および前記第２電極と対向する両側面に複数の噴射口が設けられた複数の噴射ノズルと、を含む請求項１に記載の電気化学反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、反応炉の内部の混合溶液に電極部を用いた電気化学反応をして生成物を生成する電気化学反応装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電気化学反応装置は、反応炉に反応物を入れ、反応物の混合溶液に電気を加えて生成物を生成する装置である。
【0003】
一般に知られている電気化学反応装置としては、フッ素化合物を製造する、ＥＣＦ（電気化学的フッ素化法、Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎ）装置がある。このようなＥＣＦ装置は、反応炉に反応物と無水フッ化水素液体とを混合した後、電極部を介して電気を加えてフッ素化合物を生成する。
【0004】
電気化学反応装置は、電極部を介して反応炉の混合溶液に電気を加え、生成物は電極部の電極表面に生成される。
【0005】
このように、生成物が電極部の電極表面に生成されるので、生成物の収率は電極部の面積に比例する。
【0006】
従来の電気化学反応装置の場合、反応炉の形状が円筒形になっており、反応炉の内部に広い面積の電極を設けることが困難であり、生成物の収率が低いという問題点がある。
【0007】
また、反応炉の内部に混合溶液を混合させる攪拌機が設けられているので、反応炉の内部に電極部を配置すべき領域に制限があり、生成物の収率を高めにくい問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】韓国登録特許第１０－０２８１５８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、上記問題を解決するために構想したものであり、反応炉の内部で電気化学反応によって生成される生成物の収率を高めることができる電気化学反応装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一特徴による電気化学反応装置は、反応炉と、第１反応物タンクに貯蔵された第１反応物を前記反応炉に供給する第１反応物供給流路と、第２反応物タンクに貯蔵された第２反応物を前記反応炉に供給する第２反応物供給流路と、前記反応炉の内部の混合溶液に電気を加えて前記混合溶液を反応させて生成物を生成する電極部と、前記電極部に電源を印加する電源部と、前記反応炉の内部で生成された生成物を生成物タンクに排出する生成物排出流路と、前記反応炉の内部の混合溶液が前記反応炉の内部で滞留しないように、前記混合溶液を前記反応炉の外部に排出した後、再び前記反応炉の内部に流れて前記混合溶液を循環させる循環部と、を備える。
【0011】
また、前記循環部は、前記反応炉の上部に位置する分岐部と、前記反応炉の下部と前記分岐部とを連通させる第１循環流路と、前記分岐部と前記反応炉とを連通させる複数の第２循環流路と、前記第１循環流路上に設けられ、前記反応炉の内部の混合溶液を前記第１循環流路、前記分岐部および前記複数の第２循環流路の順に循環させて前記反応炉の内部に流す循環ポンプと、を含む。
【0012】
また、前記反応炉の上面を閉鎖する反応炉蓋と、前記反応炉蓋の上面と下面を貫通して形成される複数の循環注入口と、をさらに含み、前記複数の第２循環流路のそれぞれは、前記複数の循環注入口のそれぞれに連通している。
【0013】
また、前記循環部は、前記反応炉蓋の下部に配置され、前記複数の第２循環流路と連通し、それぞれの下面に前記循環した混合溶液が噴射される複数の噴射口が設けられた複数の噴射ノズルをさらに含む。
【0014】
また、前記循環部は、前記噴射ノズルの噴射圧力を調整する圧力調整部をさらに含む。
【0015】
また、前記電極部は、複数の第１電極と、前記複数の第１電極と交互に配置される複数の第２電極と、前記第１電極と前記第２電極とが互いに接触しないように前記第１電極と前記第２電極との間に介在する複数のワッシャと、を含む。
【0016】
また、前記反応炉は円形断面を有し、前記複数の第１電極のうち少なくともいずれかと前記複数の第２電極のうち少なくともいずれかは互いに異なる幅を有し、前記電極部の中央領域の第１電極および第２電極の幅が最も長く、前記電極部の左側および右側に行くほど前記電極部の第１電極および前記第２電極の幅が短くなるように形成される。
【0017】
また、前記第１電極の上部には上方向に突出する中央突出部が設けられ、前記第２電極の上部には上方向に突出する前方突出部および後方突出部が設けられ、前記中央突出部および前記前方突出部および後方突出部が互いに重なり合わないように、前記前方突出部および後方突出部は前記中央突出部が形成されていない領域に形成され、前記ワッシャは前記中央突出部と前記前方突出部および後方突出部との間に介在され、前記中央突出部に設けられた中央突出部穴および前記ワッシャに設けられた中央ワッシャ穴には第１締結棒が挿入され、前記前方突出部に設けられた前方突出部穴および前記ワッシャに設けられた前方ワッシャ穴には第２締結棒が挿入され、前記後方突出部に設けられた後方突出部穴および前記ワッシャに設けられた後方ワッシャ穴には第３締結棒が挿入され、前記第１電極の下部に設けられた第１電極下部穴と前記第２電極の下部に設けられた第２電極下部穴には第４締結棒が挿入され、前記ワッシャと前記第１電極および前記第２電極とが互いに締結される。
【0018】
また、前記電源部は、前記第１締結棒を介して前記第１電極に（＋）極を印加し、前記第２締結棒を介して前記第２電極に（－）極を印加する。
【0019】
また、前記電極部は、複数の第１電極と、前記複数の第１電極と交互に配置される複数の第２電極と、前記第１電極および前記第２電極に電源を印加する電源部と、を含み、前記複数の第１電極と前記複数の第２電極とは、上下方向に相対移動する。
【0020】
また、前記電極部は、複数の第１電極と、前記複数の第１電極と交互に配置される複数の第２電極と、前記第１電極および前記第２電極に電源を印加する電源部と、を含み、前記複数の第１電極と前記複数の第２電極とは、前記複数の第１電極および前記複数の第２電極のうち少なくともいずれかが前記反応炉の中心点を軸にして回動されて前記複数の第１電極と前記複数の第２電極とが相対移動する。
【0021】
また、前記電極部は、複数の第１電極と、前記複数の第１電極と交互に配置される複数の第２電極と、を含み、前記第１電極には複数の電極噴射口が設けられ、前記循環部が前記第１電極に連通し、前記循環部を介して循環した混合溶液が前記複数の電極噴射口を介して前記反応炉の内部に噴射される。
【0022】
また、前記循環部は、前記反応炉の上部に位置する分岐部と、前記反応炉の下部と前記分岐部とを連通させる第１循環流路と、前記分岐部と前記反応炉とを連通させる複数の第２循環流路と、前記電極部の第１電極および第２電極の上部に位置し、前記第２循環流路と連通し、下面に前記循環した混合溶液が噴射される複数の噴射口が設けられ、上下方向と垂直な方向に長手方向を有する板状に形成された複数の噴射ノズルと、を含む。
【0023】
また、前記循環部は、前記反応炉の上部に位置する分岐部と、前記反応炉の下部と前記分岐部とを連通させる第１循環流路と、前記分岐部と前記反応炉とを連通させる複数の第２循環流路と、前記電極部の第１電極と第２電極との間に位置し、前記第２循環流路と連通し、上下方向に長手方向を有する板状に形成され、前記第１電極および前記第２電極の表面に前記循環した混合溶液が噴射されるように、前記第１電極および前記第２電極と対向する両側面に複数の噴射口が設けられた複数の噴射ノズルと、を含む。
【発明の効果】
【0024】
以上のような本発明の電気化学反応装置によれば、次のような効果がある。
【0025】
反応炉の内部に別途の攪拌機がなくても、循環部によって循環される混合溶液の噴射圧で反応炉の内部の混合溶液の流れを発生させることができる。したがって、反応炉の内部に第１電極および第２電極が位置する空間がより多く確保されて生成物の収率を高めることができる。
【0026】
第１電極および第２電極の形状を反応炉の形状に対応するように形成することによって、第１電極および第２電極の広い面積を確保することができ、生成物の収率を高めることができる。
【0027】
第１電極および第２電極を相対移動させることによって、電気化学反応によって発生する第１電極および第２電極間に残存するガスを除去することができる。したがって、ガスによって爆発の発生を未然に防止することができる。
【0028】
電極部の上部に循環溶液が噴射される噴射ノズルが設けられ、連続的に混合溶液を供給するので、生成物の収率が高くなる。
【0029】
第１電極および第２電極の表面方向に混合溶液が噴射されるので、生成物の収率が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の電気化学反応装置の正面図である。
【図3】本発明の電気化学反応装置の反応炉と循環部を拡大した正面図である。
【図5】本発明の電気化学反応装置の反応炉の反応炉蓋の平面図である。
【図6】本発明の電気化学反応装置の流路を概略的に示す概略図である。
【図7】本発明の電気化学反応装置の電極部を示す平面図である。
【図9】本発明の電気化学反応装置の第１変形例による電極部が反応炉の内部に設けられていることを示す正面図である。
【図11】本発明の電気化学反応装置の第２変形例による電極部が反応炉の内部に設けられたことを示す平面図である。
【図13】本発明の電気化学反応装置の第３変形例による電極部が反応炉の内部に設けられたことを示す正面図である。
【図14】本発明の電気化学反応装置の第４変形例による電極部が反応炉の内部に設けられたことを示す平面図である。
【図15】本発明の電気化学反応装置の第１変形例による噴射ノズルが反応炉の内部に設けられたことを示す平面図である。
【図16】本発明の電気化学反応装置の第２変形例による噴射ノズルが反応炉の内部に設けられたことを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。本発明の利点および特徴、並びにそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述する実施形態を参照することによって明らかになるであろう。しかし、本発明は、ここで説明する実施形態に限定されず、異なる形態で具体化されてもよい。むしろ、ここで紹介される実施形態は開示された内容が徹底的かつ完全になり得るように、そして当業者に本発明の精神が十分に伝えられるようにするために提供され、本発明は特許請求の範囲によって定義されるだけである。明細書全体において、同一の参照符号は同一の構成要素を指す。
【0032】
本明細書で使用される用語は実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書において、単数形は文脈で特に言及しない限り複数形も含む。明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含み（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素、ステップ、動作および／または素子は１つ以上の他の構成要素、ステップ、動作および／または素子の存在または追加を除外しない。
【0033】
また、好ましい実施形態によるものであるため、説明の順序に従って示される参照符号は、その順序に必ずしも限定されない。
【0034】
また、本明細書に記載の実施形態は、本発明の理想的な例示図である断面図および／または平面図を参照して説明される。図面において、膜および領域の厚さは技術的内容の効果的な説明のために誇張されている。したがって、製造技術および／または許容誤差などによって例示図の形態を変更することができる。したがって、本発明の実施形態は、図示された特定の形態に限定されるのではなく、製造工程に従って生成される形態の変化も含む。したがって、図面に例示されている領域は概略的な属性を有し、図面に例示された領域の形状は、素子の領域の特定の形態を例示するためのものであり、発明の範囲を限定するためのものでない。
【0035】
様々な実施形態を説明するにあたり、実施形態が異なっても同じ機能を実行する構成要素については、便宜上同じ名称および同じ参照符号を付与する。また、既に他の実施形態で説明した構成および作動については便宜上省略する。
【0036】
【0037】
図１は本発明の電気化学反応装置の正面図、図２は図１の側面図、図３は本発明の電気化学反応装置の反応炉と循環部を拡大した正面図、図４は図３の側面図、図５は本発明の電気化学反応装置の反応炉の反応炉蓋の平面図、図６は本発明の電気化学反応装置の流路を概略的に示す概略図、図７は本発明の電気化学反応装置の電極部を示す平面図、図８は図７の斜視図である。
【0038】
図１～図８に示すように、本発明の電気化学反応装置１０は、反応炉１００と、第１反応物が貯蔵される第１反応物タンク２００と、第１反応物タンク２００に貯蔵された第１反応物を反応炉１００に供給する第１反応物供給流路２１０と、第２反応物が貯蔵された第２反応物タンク３００と、第２反応物タンク３００に貯蔵された第２反応物を反応炉１００に供給する第２反応物供給流路３１０と、反応炉１００にパージガスを供給するパージガス供給流路４００と、反応炉１００の内部の混合溶液を電気的に合成してフッ素化合物を生成させる電極部５００と、反応炉１００で気化する第１反応物または第２反応物を凝縮して回収する凝縮器６００と、反応炉１００の内部で生成された生成物が貯蔵される生成物タンク７００と、反応炉１００の内部で生成された生成物を生成物タンク７００に排出する生成物排出流路７１０と、反応炉１００の内部の混合溶液が反応炉１００の内部で滞留しないように、混合溶液を反応炉１００の外部に排出した後、再び反応炉１００の内部に流れて混合溶液を循環させる循環部８００と、電極部５００に電源を印加する電源部５５０と、を備えて構成することができる。
【0039】
第１反応物タンク２００および第２反応物タンク３００
以下、第１反応物タンク２００および第２反応物タンク３００について説明する。
以下、第１反応物タンク２００および第２反応物タンク３００について説明する。
【0040】
第１反応物タンク２００には第１反応物が貯蔵される。
【0041】
第１反応物供給流路２１０は、第１反応物タンク２００と反応炉１００とを連通させる。詳細には、第１反応物供給流路２１０の一端は第１反応物タンク２００に連通し、他端は反応炉１００の反応炉蓋１１０に設けられた第１反応物供給口１１１に連通する。この場合、第１反応物供給口１１１は反応炉蓋１１０の上下面を貫通して形成される。
【0042】
第１ポンプ（不図示）は第１反応物供給流路２１０上に設けられる。
【0043】
第１ポンプのポンピングによって第１反応物を反応炉１００に容易に流動させるために、第１反応物を第１反応物タンク２００の内部に液体化して貯蔵することが好ましい。
【0044】
液体化された第１反応物は、第１ポンプのポンピングによって第１反応物供給流路２１０に沿って第１反応物タンク２００から反応炉１００の内部に流れる。
【0045】
液体化された第１反応物は、第１反応物供給口１１１を介して反応炉１００の内部に供給されるので、反応炉１００の上部から下方向に供給される。
【0046】
上記とは異なって、第１反応物が液化状態ではなく気体状態である場合、第１反応物供給流路２１０上に別のポンプを設けなくてもよい。この場合、気体化された第１反応物による第１反応物タンク２００の内部の圧力のみで、第１反応物タンク２００の内部の第１反応物が第１反応物供給流路２１０を介して反応炉１００の内部に流れることができる。
【0047】
第１反応物タンク２００に貯蔵された第１反応物が気体の場合、第１反応物が反応炉１００に供給された後、パージガス供給流路４００を介してパージガスが反応炉１００に流れることができる。その後、反応炉１００に設けられた反応炉冷却部１３０を介して、反応炉１００の内部の第１反応物を冷却することによって、第１反応物を液化させる。液化した第１反応物は、電極部５００を介して弱い電圧が印加されて水分を除去することができる。
【0048】
第２反応物タンク３００には第２反応物が貯蔵される。
【0049】
第２反応物供給流路３１０は、第２反応物タンク３００と反応炉１００とを連通させる。詳細には、第２反応物供給流路３１０の一端は第２反応物タンク３００に連通し、他端は反応炉１００の側面に設けられた第２反応物供給口１１７に連通する。
【0050】
第２ポンプ３２０は第２反応物供給流路３１０上に設けられている。
【0051】
第２ポンプ３２０のポンピングによって第２反応物が反応炉１００に容易に流れるように、第２反応物は第２反応物タンク３００の内部に液体化して貯蔵されることが好ましい。
【0052】
液体化された第２反応物は、第２ポンプ３２０のポンピングによって第２反応物供給流路３１０に沿って第２反応物タンク３００から反応炉１００の内部に流れる。
【0053】
液体化された第２反応物は、反応炉１００の側面に設けられた第２反応物供給口１１７を介して反応炉１００の内部に供給されるので、反応炉１００の一方側から他方側の方向に供給される。
【0054】
上記とは異なって、第２反応物が液化状態ではなく気体状態である場合、第２反応物供給流路３１０上に別のポンプを設けなくてもよい。この場合、気体化された第２反応物による第２反応物タンク３００の内部の圧力のみで、第２反応物タンク３００の内部の第２反応物が第２反応物供給流路３１０を介して反応炉１００の内部に流れることができる。
【0055】
第２反応物タンク３００に貯蔵された第２反応物が気体の場合、第２反応物が反応炉１００に供給された後、パージガス供給流路４００を介してパージガスが反応炉１００に流れることができる。その後、反応炉１００に設けられた反応炉冷却部１３０を介して、反応炉１００の内部の第２反応物を冷却することによって、第２反応物を液化させる。液化した第２反応物は、電極部５００を介して弱い電圧が印加されて水分を除去することができる。
【0056】
反応炉１００
以下、反応炉１００について説明する。
以下、反応炉１００について説明する。
【0057】
反応炉１００は、混合溶液が電気的に反応して合成される空間を提供する機能を有する。
【0058】
反応炉１００は、第１反応物供給流路２１０によって第１反応物タンク２００と連通する。
【0059】
反応炉１００は、第２反応物供給流路３１０によって第２反応物タンク３００と連通する。
【0060】
反応炉１００は、凝縮器排出流路６１０および凝縮器回収流路６２０によって凝縮器６００と連通する。
【0061】
反応炉１００の内部の混合溶液は、第１循環流路８２０、分岐部８１０および第２循環流路８３０によって反応炉１００の外部に搬出された後、再び反応炉１００の内部に流入して循環する。
【0062】
反応炉１００の内部には電極部５００が設けられている。
【0063】
反応炉１００は、生成物排出流路７１０によって生成物タンク７００と連通する。
【0064】
反応炉１００の上部には反応炉蓋１１０が設けられている。
【0065】
反応炉１００の上部は反応炉蓋１１０によって閉鎖される。
【0066】
反応炉蓋１１０には、第１反応物供給口１１１、パージガス供給口１１２、凝縮器排出口１１３、凝縮器回収口１１４、複数の循環注入口１１５が設けられている。
【0067】
第１反応物供給口１１１、パージガス供給口１１２、凝縮器排出口１１３、凝縮器回収口１１４、複数の循環注入口１１５は、反応炉蓋１１０の上下面を貫通することによって形成される。
【0068】
反応炉１００の側面には第２反応物供給口１１７が設けられている。第２反応物供給口１１７には第２反応物供給流路３１０が連通する。
【0069】
反応炉１００の後面には、反応炉冷却部排出口１３１および反応炉冷却部回収口１３２が設けられている。
【0070】
反応炉冷却部排出流路１３６の一端は反応炉冷却部排出口１３１と連通し、反応炉冷却部排出流路１３６の他端は反応炉冷却部１３０と連通する。
【0071】
反応炉冷却部回収流路１３７の一端は反応炉冷却部回収口１３２と連通し、反応炉冷却部回収流路１３７の他端は反応炉冷却部１３０と連通する。
【0072】
反応炉冷却部排出流路１３６には、反応炉冷却部排出流路１３６を開閉する冷却部バルブ（不図示）が設けられている。冷却部バルブが開放されると、反応炉１００の内部の気体状態の第１反応物または第２反応物は、反応炉冷却部排出流路１３６を介して反応炉冷却部１３０に流動した後、冷却して液体化される。その後、液体化された第１反応物または第２反応物は、反応炉冷却部回収流路１３７を介して再び反応炉１００に回収される。
【0073】
反応炉１００の下部、すなわち、反応炉１００の底部には循環部排出口１４１および生成物排出口１５１が設けられている。
【0074】
循環部排出口１４１は、循環部８００の第１循環流路８２０と連通する。
【0075】
生成物排出口１５１には生成物排出流路７１０が連通する。したがって、生成物排出口１５１および生成物排出流路７１０を介して生成物が生成物タンク７００に貯蔵される。
【0076】
反応炉１００にはレベルゲージ１６０が設けられ、レベルゲージ１６０は反応炉１００の内部の混合溶液の量をチェックする機能を有する。
【0077】
パージガス供給流路４００および凝縮器６００
以下、パージガス供給流路４００および凝縮器６００について説明する。
以下、パージガス供給流路４００および凝縮器６００について説明する。
【0078】
パージガス供給流路４００は、外部パージガス供給源から供給されるパージガスを反応炉１００に流す機能を有する。この場合、パージガス供給流路４００は、反応炉１００の反応炉蓋１１０の上下面を貫通して形成されて設けられたパージガス供給口１１２に連通する。
【0079】
凝縮器６００は、反応炉１００の内部で気化した材料を液化させて回収する機能を有する。
【0080】
反応炉１００の内部の第１反応物または第２反応物が気化すると、反応炉蓋１１０に設けられた凝縮器排出口１１３と凝縮器排出口１１３と連通する凝縮器排出流路６１０を介して気化した第１反応物または気化した第２反応物が凝縮器６００の内部に流れる。その後、凝縮器６００の冷却部を介して冷却され液化した第１反応物または第２反応物は、凝縮器回収流路６２０および凝縮器回収口１１４を介して凝縮器６００から反応炉１００に回収され、残りの気体として残っている第１反応物または第２反応物は、凝縮器６００と連通した凝縮器ガス排出部（不図示）に排出される。
【0081】
循環部８００
以下、循環部８００について説明する。
以下、循環部８００について説明する。
【0082】
循環部８００は、反応炉１００の内部の混合溶液を反応炉１００の外部に排出した後、再び反応炉１００に流す機能を有する。
【0083】
循環部８００は、反応炉１００の上部に位置する分岐部８１０と、反応炉１００の下部と分岐部８１０とを連通させる第１循環流路８２０と、分岐部８１０と反応炉１００とを連通させる複数の第２循環流路８３０と、第１循環流路８２０上に設けられ、反応炉１００の内部の混合溶液を第１循環流路８２０、分岐部８１０および複数の第２循環流路８３０の順に循環させて反応炉１００の内部に流す循環ポンプ８４０と、反応炉蓋１１０の下部に配置され、複数の第２循環流路８３０と連通し、それぞれの下面に循環した混合溶液が噴射される複数の噴射口８５１が設けられた複数の噴射ノズル８５０を含んで構成することができる。
【0084】
分岐部８１０は、反応炉１００の上部に位置し、第１循環流路８２０を複数の第２循環流路８３０に分岐させるハブ機能を有する。
【0085】
第１循環流路８２０は分岐部８１０の上部に連通する。
【0086】
本発明では、一例として、複数の第２循環流路８３０が５つで構成されている。この場合、複数の第２循環流路８３０は、分岐部８１０の前方、後方、左側、右側、下部それぞれに連通する。
【0087】
第１循環流路８２０は、一端が反応炉１００の下部、すなわち、反応炉１００の底部に形成された循環部排出口１４１に連通し、他端が分岐部８１０の上部に連通する。
【0088】
複数の第２循環流路８３０のそれぞれの一端は分岐部８１０の前方、後方、左側、右側、下部に連通し、複数の第２循環流路８３０のそれぞれの他端は反応炉蓋１１０に設けられた複数の循環注入口１１５をそれぞれに連通する。
【0089】
複数の第２循環流路８３０の他端のそれぞれは、複数の噴射ノズル８５０のそれぞれと連通する。
【0090】
複数の循環注入口１１５は、複数の第２循環流路８３０の他端のそれぞれと複数の噴射ノズル８５０のそれぞれとを連通させる。
【0091】
これとは異なり、複数の第２循環流路８３０の他端のそれぞれは、複数の噴射ノズル８５０のそれぞれに直接連通し、複数の第２循環流路８３０のそれぞれと複数の噴射ノズル８５０のそれぞれが連通する領域は複数の循環注入口１１５内に位置してもよい。
【0092】
複数の噴射ノズル８５０のそれぞれの下面には複数の噴射口８５１が設けられている。
【0093】
複数の噴射ノズル８５０は、電極部５００の第１電極５１０および第２電極５２０の上部に位置する。
【0094】
循環ポンプ８４０が作動すると、反応炉１００の内部の混合溶液が反応炉１００の底部の循環部排出口１４１に排出され、第１循環流路８２０を介して分岐部８１０に流れる。
【0095】
分岐部８１０に流れた混合溶液は、分岐部８１０によって分岐され、複数の第２循環流路８３０を介して複数の噴射ノズル８５０に流れる。
【0096】
複数の噴射ノズル８５０に流れた循環溶液は、複数の噴射口８５１を介して反応炉１００の内部に噴射される。この場合、噴射された混合溶液は、第１電極５１０および第２電極５２０の上部から噴射される。
【0097】
上記のように、循環部８００を介して混合溶液が循環して反応炉１００の内部に再び噴射されるので、反応炉１００の内部の混合溶液は滞留せず、連続的に流動するようになる。したがって、別途の攪拌機がなくても、混合溶液の流れが発生し、これにより混合溶液の電気的反応を容易に行うことができる。
【0098】
圧力調整部（不図示）は、噴射ノズル８５０の噴射圧力を調整する機能を有する。
【0099】
このような圧力調整部を介して、噴射ノズル８５０から噴射される混合溶液の圧力を高めることによって、反応炉１００の内部の混合溶液の流れの強度を調整することができる。すなわち、混合溶液の滞留によって電気的反応による合成効率が低下した場合、噴射ノズル８５０から噴射される混合溶液の圧力を高め、反応炉１００の内部の混合溶液の流動を大きくすることによって、混合溶液の電気的反応による合成をさらに促進することができる。
【0100】
【0101】
電極部５００は反応炉１００の内部に設けられる。
【0102】
電極部５００は、複数の第１電極５１０と、複数の第１電極５１０と交互に配置される複数の第２電極５２０と、第１電極５１０と第２電極５２０とが互いに接触しないように、複数の第１電極５１０と複数の第２電極５２０それぞれとの間に介在する複数のワッシャ５３０を含んで構成することができる。
【0103】
第１電極５１０には電源部５５０によって（＋）極が印加される。
【0104】
第２電極５２０には電源部５５０によって（－）極が印加される。
【0105】
第１電極５１０と第２電極５２０は複数個設けられ、第１電極５１０と第２電極５２０は互いに交互に配置される。
【0106】
第１電極５１０と第２電極５２０は板状の形状を有する。
【0107】
本発明では、第１電極５１０と第２電極５２０は、上下方向に長手方向を有し、前後方向に幅を有し、左右方向に厚さを有する。
【0108】
すなわち、第１電極５１０および第２電極５２０の上下方向の長さは、第１電極５１０および第２電極５２０の左右方向の長さよりも長く形成される。
【0109】
第１電極５１０の上部には中央突出部５１１が設けられている。
【0110】
中央突出部５１１は、第１電極５１０の中央から上方向に突出する。
【0111】
中央突出部５１１の幅は、第１電極５１０の幅より小さく形成される。
【0112】
中央突出部５１１には２つの中央突出部穴（図面符号未表示）が設けられている。
【0113】
第１電極５１０の下部には２つの第１電極下部穴（図面符号未表示）が設けられている。
【0114】
第２電極５２０の上部には前方突出部５２１および後方突出部５２２が設けられている。
【0115】
前方突出部５２１は第２電極５２０の前方から上方向に突出し、後方突出部５２２は第２電極５２０の後方から上方向に突出する。
【0116】
前方突出部５２１および後方突出部５２２の幅は第２電極５２０の幅より小さく形成される。
【0117】
前方突出部５２１および後方突出部５２２は、第１電極５１０の中央突出部５１１が形成されていない領域に形成される。したがって、中央突出部５１１、前方突出部５２１および後方突出部５２２は互いに重なり合わない。この場合、前方突出部５２１、後方突出部５２２および中央突出部５１１の幅を合わせると、第１電極５１０の幅または第２電極５２０の幅と同じである。
【0118】
中央突出部５１１、前方突出部５２１、後方突出部５２２のそれぞれの上下方向の突出長さは同じである。
【0119】
前方突出部５２１には前方突出部穴（図面符号未表示）が設けられ、後方突出部５２２には後方突出部穴（図面符号未表示）が設けられている。
【0120】
第２電極５２０の下部には、２つの第２電極下部穴（図面符号未表示）が設けられている。この場合、第２電極下部穴は第１電極下部穴に対応する位置に形成される。
【0121】
第１電極５１０と第２電極５２０は、左右方向に互いに交互に配置される。この場合、第１電極５１０と第２電極５２０との間にはワッシャ５３０が介在する。
【0122】
ワッシャ５３０は、第１電極５１０と第２電極５２０との間に介在して第１電極５１０と第２電極５２０が互いに接触しないようにする機能を有する。
【0123】
ワッシャ５３０は、非導電性材料からなり、第１電極５１０および第２電極５２０が接触してショートが発生するのを防止する。
【0124】
ワッシャ５３０は、第１電極５１０および第２電極５２０と同じ幅を有するが、上下方向の長さはより小さく形成される。
【0125】
ワッシャ５３０は、第１電極５１０の中央突出部５１１と第２電極５２０の前方突出部５２１および後方突出部５２２との間に介在する。
【0126】
ワッシャ５３０は複数個設けられる。
【0127】
ワッシャ５３０の上下方向の長さは、中央突出部５１１、前方突出部５２１および後方突出部５２２の上下方向の突出長さと同じである。
【0128】
上部のワッシャ５３０には、２つの中央突出部穴と対応する位置に２つの中央ワッシャ穴（図面符号未表示）と、前方突出部穴と対応する位置に前方ワッシャ穴（図面符号未表示）と、後方突出部穴と対応する位置に後方ワッシャ穴（図面符号未表示）とが設けられている。
【0129】
２つの中央突出部穴および２つの中央ワッシャ穴それぞれには第１締結棒５６０が挿入され、前方突出部穴および前方ワッシャ穴には第２締結棒５７０が挿入され、後方突出部穴および後方ワッシャ穴には第３締結棒５８０が挿入されて上部のワッシャ５３０と、第１電極５１０および第２電極５２０とを互いに締結させる。この場合、第１締結棒５６０は２個設けられる。
【0130】
第１電極５１０の２つの第１電極下部穴と第２電極５２０の２つの第２電極下部穴のそれぞれには、第４締結棒５９０が挿入され、第１電極５１０および第２電極５２０を互いに締結させる。この場合、第４締結棒５９０は２個設けられる。
【0131】
中央突出部５１１と前方突出部５２１および後方突出部５２２が互いに重なり合わないので、第１締結棒５６０は第１電極５１０とワッシャ５３０のみを結合させる。したがって、電源部５５０は第１締結棒５６０に（＋）極のみを印加することができる。
【0132】
詳細には、第１締結棒５６０は反応炉蓋１１０に設けられた第１電極接続部５５１に接続され、電源部５５０は第１電極接続部５５１に接続され、第１電極接続部５５１に（＋）極を印加する。
【0133】
中央突出部５１１と前方突出部５２１および後方突出部５２２が互いに重なり合わないので、第２締結棒５７０および第３締結棒５８０は第２電極５２０とワッシャ５３０のみを結合させる。したがって、電源部５５０は第２締結棒５７０および第３締結棒５８０に（－）極のみを印加することができる。
【0134】
詳細には、第２締結棒５７０および第３締結棒５８０は反応炉蓋１１０に設けられた第２電極接続部５５２に接続され、電源部５５０は第２電極接続部５５２に接続され、第２電極接続部５５２に（－）極を印加する。
【0135】
反応炉１００は円形断面を有する。
【0136】
電極部５００は、反応炉１００の形状に対応する形状を有する。したがって、電極部５００の第１電極５１０および第２電極５２０は、左右方向の中心線を基準として中央領域が最も長い前後方向の長さ、すなわち最も長い幅を有し、電極部５００の左側および右側に行くほど、第１電極５１０および第２電極５２０の前後方向の長さ、すなわち幅が徐々に短くなるように形成される。
【0137】
換言すれば、電極部５００の第１電極５１０および第２電極５２０は、円形断面を有する反応炉１００に対応する形状を有するために、第１電極５１０および第２電極５２０が互いに異なる幅を有し、電極部５００の中央領域の第１電極５１０および第２電極５２０の幅が最も長く、電極部５００の左側および右側に行くほど第１電極５１０および第２電極５２０の幅が短くなるように形成される。
【0138】
この場合、複数の第１電極５１０のうち一部および複数の第２電極５２０のうち一部は同じ幅を有することができる。したがって、複数の第１電極５１０および第２電極５２０のうちの少なくともいずれかは互いに異なる幅を有する。
【0139】
電極部５００の左右方向の中心線を基準として互いに対称な形状を有するように第１電極５１０および第２電極５２０の長さが形成されることが好ましい。
【0140】
上記のように、第１電極５１０および第２電極５２０の形状が形成されるにつれて、円形断面を有する反応炉１００に第１電極５１０および第２電極５２０をできるだけ多く配置することができ、これにより、生成物の高い収率が保証される。
【0141】
詳細には、電極部５００を介して、反応炉１００の内部の混合溶液が電気化学反応によって生成物を生成する際、生成物は第１電極５１０および第２電極５２０の表面に生成される。したがって、第１電極５１０および第２電極５２０の面積は生成物の収率に比例する。したがって、第１電極５１０および第２電極５２０をできるだけ多く配置すると、生成物の収率を高めることができる。
【0142】
電気化学反応装置１０の生成物生成過程
以下、本発明の電気化学反応装置１０において生成物を生成する過程について詳細に説明する。
以下、本発明の電気化学反応装置１０において生成物を生成する過程について詳細に説明する。
【0143】
以下の説明では、一例として、第１反応物は無水フッ化水素（ＡＨＦ）であり、第２反応物はフッ素化可能な材料であり、パージガスは窒素（Ｎ２）であることを基準に説明する。この場合、電気化学反応装置１０は、電気化学的にフッ素系化合物を生成するＥＣＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｆｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎ）装置である。
【0144】
無水フッ化水素（ＡＨＦ）は第１反応物タンク２００に気体状態で貯蔵され、第２反応物は第２反応物タンク３００に液体状態で貯蔵される。
【0145】
第１反応物供給流路２１０のバルブを開放すると、第１反応物タンク２００の内部の圧力によって無水フッ化水素（ＡＨＦ）が反応炉１００の内部に供給される。
【0146】
無水フッ化水素（ＡＨＦ）が反応炉１００の内部に流れた後、パージガス供給流路４００を介して窒素（Ｎ２）が反応炉１００の内部に供給されて無水フッ化水素（ＡＨＦ）の内部の水分を除去する。
【0147】
反応炉１００の内部に流れた無水フッ化水素（ＡＨＦ）は反応炉冷却部排出流路１３６、反応炉冷却部１３０および反応炉冷却部回収流路１３７の順に流動して冷却され、これによって、液化する。
【0148】
その後、電極部５００の電源部５５０が第１電極５１０および第２電極５２０に弱い電圧の電源を印加して、無水フッ化水素（ＡＨＦ）の水分を除去することができる。
【0149】
第２反応物タンク３００の内部に貯蔵された液化第２反応物は、第２ポンプ３２０のポンピングによって第１反応物供給流路２１０を介して反応炉１００の内部に供給される。
【0150】
第２反応物が反応炉１００の内部に供給されると、液化した無水フッ化水素（ＡＨＦ）とともに混合して混合溶液となる。
【0151】
混合溶液を円滑に混合するために、循環部８００が作動する。
【0152】
循環ポンプ８４０の作動によって反応炉１００の内部の混合溶液は、第１循環流路８２０、分岐部８１０の順に流れた後、複数の第２循環流路８３０を介して複数の噴射ノズル８５０に流れる。複数の噴射ノズル８５０に流れた混合溶液は複数の噴射口８５１を介して、反応炉１００の内部に再循環して噴射され、これによって、反応炉１００の内部の混合がより良くなる。
【0153】
電極部５００の電源部５５０が第１電極５１０および第２電極５２０のそれぞれに（＋）極と（－）極を印加すると、反応炉１００の内部で電気化学反応が実行される。
【0154】
電気化学反応によって第１電極５１０および第２電極５２０の表面にはフッ素系化合物からなる生成物が生成される。
【0155】
循環部８００により、混合溶液が連続的に循環するので、生成物は滞留せず、連続的に生成される。
【0156】
反応炉１００の反応熱によって気化した無水フッ化水素（ＡＨＦ）および／または第２反応物は、凝縮器排出流路６１０を介して凝縮器６００の内部に流入する。その後、凝縮器６００で冷却されて液化した無水フッ化水素（ＡＨＦ）および／または第２反応物は、凝縮器回収流路６２０を介して再び反応炉１００の内部に回収される。
【0157】
反応炉１００の内部に生成された生成物は、密度差によって反応炉１００の底部に沈み、生成物排出流路７１０を介して生成物タンク７００に流れる。
【0158】
生成物タンク７００では、ＫＯＨ溶液などを用いて生成物内に含まれる無水フッ化水素（ＡＨＦ）を除去することができる。
【0159】
上記のように、電気化学反応装置１０で生成された生成物であるフッ素系化合物は、蒸留塔によって分別蒸留され、半導体、ディスプレイ工程に用いられる三フッ化窒素（ＮＦ３）などに加工することができる。
【0160】
【0161】
【0162】
第１変形例による電極部５００ａは、反応炉１００の内部に設けられた複数の第１電極５１０ａと、複数の第１電極５１０ａと交互に配置される複数の第２電極５２０ａと、を含み、複数の第１電極５１０ａおよび複数の第２電極５２０ａは、上下方向に相対移動可能であることを特徴とする。
【0163】
第１電極５１０ａには電源部５５０によって（＋）極が印加される。
【0164】
第２電極５２０ａには電源部５５０によって（－）極が印加される。
【0165】
第１電極５１０ａと第２電極５２０ａは複数個設けられ、第１電極５１０ａと第２電極５２０ａは互いに交互に配置される。
【0166】
第１電極５１０ａと第２電極５２０ａは板状の形状を有する。
【0167】
第１電極５１０ａと第２電極５２０ａは、上下方向に長手方向を有し、前後方向に幅を有し、左右方向に厚さを有する。
【0168】
すなわち、第１電極５１０ａおよび第２電極５２０ａの上下方向の長さは、第１電極５１０ａおよび第２電極５２０ａの左右方向の長さよりも長く形成される。
【0169】
複数の第１電極５１０ａは第１締結棒５６０によって締結される。
【0170】
第１締結棒５６０は複数の第１電極５１０ａの下部を締結させる。
【0171】
複数の第２電極５２０ａは第２締結棒５７０によって締結される。
【0172】
第２締結棒５７０は複数の第２電極５２０ａの上部を締結させる。
【0173】
複数の第１電極５１０ａは反応炉１００の内部で固定され、複数の第２電極５２０ａは反応炉１００の内部から上方向に移動可能である。
【0174】
すなわち、複数の第１電極５１０ａは所定位置に位置し、複数の第２電極５２０ａが上昇して複数の第１電極５１０ａと複数の第２電極５２０ａは上下方向に相対移動可能である。
【0175】
第１締結棒５６０が複数の第１電極５１０ａの下部を締結し、第２締結棒５７０が複数の第２電極５２０ａの上部を締結するので、複数の第２電極５２０ａが上昇すると、第１締結棒５６０によって妨げられない。
【0176】
上記とは異なり、電極部５００ａは、複数の第１電極５１０ａが固定され、複数の第２電極５２０ａが下降、すなわち下方向に移動することができる。
【0177】
また、複数の第２電極５２０ａが固定され、複数の第１電極５１０ａが上方向または下方向に移動してもよい。
【0178】
上記のように、第１変形例による電極部５００ａの複数の第１電極５１０ａと複数の第２電極５２０ａとが相対的に移動可能に設けられることにより、次のような効果がある。
【0179】
上述したように、生成物の収率は第１電極５１０ａと第２電極５２０ａの面積に比例するので、反応炉１００の内部には第１電極５１０ａと第２電極５２０ａが密に設けられる。したがって、複数の第１電極５１０ａと複数の第２電極５２０ａとの間の離隔空間は非常に狭く形成される。
【0180】
上記のように、複数の第１電極５１０ａと複数の第２電極５２０ａとの間の離隔空間が狭く形成されるにつれて、複数の第１電極５１０ａと複数の第２電極５２０ａとの間に電気化学反応によって発生したガスが多く残存する。したがって、電極部５００ａをメンテナンスする場合、このようなガスによって爆発する可能性がある。
【0181】
第１変形例による電極部５００ａの場合、第１電極５１０ａと複数の第２電極５２０ａが相対的に移動可能に設けられているため、メンテナンス時に複数の第１電極５１０ａと複数の第２電極５２０ａとの間の離隔空間を広げることによって、複数の第１電極５１０ａと複数の第２電極５２０ａとの間に残存するガスが容易に逃げることができる。したがって、メンテナンス時にガスによる爆発の発生を効果的に防止することができる。
【0182】
【0183】
【0184】
第２変形例による電極部５００ｂは、反応炉１００の内部に設けられている複数の第１電極５１０ｂと、複数の第１電極５１０ｂと交互に配置される複数の第２電極５２０ｂと、を含み、複数の第１電極５１０ｂおよび複数の第２電極５２０ｂのうち少なくともいずれかが回動され、複数の第１電極５１０ｂおよび複数の第２電極５２０ｂが相対移動可能なことを特徴とする。
【0185】
第１電極５１０ｂには電源部５５０によって（＋）極が印加される。
【0186】
第２電極５２０ｂには電源部５５０によって（－）極が印加される。
【0187】
第１電極５１０ｂと第２電極５２０ｂは複数個設けられ、第１電極５１０ｂと第２電極５２０ｂは互いに交互に配置される。
【0188】
第１電極５１０ｂと第２電極５２０ｂは曲率を有する半円形状を有する。
【0189】
複数の第１電極５１０ｂは反応炉１００の内部で固定され、複数の第２電極５２０ｂは反応炉１００の内部で反応炉１００の中心点を軸として回動可能である。
【0190】
上記のように、複数の第２電極５２０ｂが回動するにつれて、複数の第１電極５１０ａと複数の第２電極５２０ｂとは回動によって相対移動可能に構成される。
【0191】
上記とは異なり、複数の第２電極５２０ａが固定され、複数の第１電極５１０ａが回動されてもよい。
【0192】
また、第１電極５１０ｂと第２電極５２０ｂとは曲率を有する弧状を有し、前記弧状は半円より大きい夾角または半円より小さい夾角を有することができる。この場合、第１電極５１０ｂと第２電極５２０ｂとの相対回動時に重なる部分を最小化するために、弧の夾角は２７０度以下であることが好ましい。
【0193】
第２変形例による電極部５００ｂは、次のような効果がある。
【0194】
複数の第１電極５１０ｂと複数の第２電極５２０ｂとが回動によって相対的に移動可能に設けられているので、メンテナンス時に残存ガスによる爆発の発生を防止することができる。
【0195】
また、複数の第２電極５２０ｂが１８０度回動すると、複数の第２電極５２０ｂの間に複数の第１電極５１０ｂが位置しなくなり、複数の第１電極５１０ｂ間の残存ガスおよび複数の第２電極５２０ｂ間の残存ガスをより容易に除去することができる。
【0196】
第３変形例による電極部５００ｃ
以下、図１３を参照して、本発明の電気化学反応装置の第３変形例による電極部５００ｃについて説明する。
以下、図１３を参照して、本発明の電気化学反応装置の第３変形例による電極部５００ｃについて説明する。
【0197】
図１３は、本発明の電気化学反応装置の第３変形例による電極部が反応炉の内部に設けられたことを示す正面図である。
【0198】
第３変形例による電極部５００ｃは、反応炉１００の内部に設けられる複数の第１電極５１０ｃと、複数の第１電極５１０ｃと交互に配置される複数の第２電極５２０ｃと、を含み、複数の第１電極５１０ｃおよび複数の第２電極５２０ｃは、上下方向に相対移動可能であり、複数の第１電極５１０ｃには循環部８００ｃと連通する複数の電極噴射口５１７が設けられていることを特徴とする。
【0199】
第３変形例による電極部５００ｃは、上述した第１変形例による電極部５００ａと比較して、複数の第１電極５１０ｃに電極噴射口５１７が設けられていることを除いて、残りの構成要素は同じである。したがって、同じ構成要素の説明は省略する。
【0200】
複数の第１電極５１０ｃには、反応炉１００の内部で反応炉１００の内部に排出され、再び反応炉１００の内部に循環する混合溶液が噴射される電極噴射口５１７が設けられてもよい。
【0201】
電極噴射口５１７は、第１電極５１０ｃの長手方向に沿って複数個設けられてもよい。また、電極噴射口５１７は、第１電極５１０ｃの幅方向に沿って複数個設けられてもよい。したがって、電極噴射口５１７は、行と列を有するマトリックス状に設けられてもよい。
【0202】
第１電極５１０ｃの内部は、流体が流動できるように中空に構成されてもよい。すなわち、第１電極５１０ｃの内部に第１電極空間５１５を形成することができる。
【0203】
複数の第１電極５１０ｃは第１締結棒５６０によって締結され、第１締結棒５６０の内部は流体が流動できるように中空に構成されてもよい。すなわち、第１締結棒５６０の内部に第１締結棒空間（第１締結棒空間５６１）を形成することができる。
【0204】
電源部５５０は、第１締結棒５６０を介して複数の第１電極５１０ｃに（＋）極のみを印加することができる。したがって、第１締結棒５６０は、複数の第１電極５１０ｃを互いに締結する機能と、流体が流れる通路機能と、電源を印加する機能とを全部実行できる。
【0205】
循環部８００ｃは、反応炉１００の底部に形成された循環部排出口１４１と連通する第１循環流路８２０を含んで構成されてもよい。このような第１循環流路８２０は第１締結棒５６０と連通する。
【0206】
第１循環流路８２０上には循環ポンプ８４０を設けることができる。したがって、循環ポンプ８４０が作動すると、反応炉１００の内部の混合溶液が第１循環流路８２０に沿って第１締結棒５６０の第１締結棒空間（第１締結棒空間５６１）に流れた後、複数の第１電極５１０ｃのそれぞれの第１電極空間５１５に分岐して流れる。その後、複数の電極噴射口５１７を介して循環した混合溶液が反応炉１００の内部に噴射される。
【0207】
反応炉１００の内部に噴射される混合溶液は、第２電極５２０ｃの表面方向に噴射され、電気化学反応時に、第１電極５１０ｃおよび第２電極５２０ｃの表面付近で混合溶液の流れを生成するので、より高い収率で生成物を生成することができる。
【0208】
第４変形例による電極部５００ｄ
以下、図１４を参照して、本発明の電気化学反応装置の第４変形例による電極部５００ｄについて説明する。
以下、図１４を参照して、本発明の電気化学反応装置の第４変形例による電極部５００ｄについて説明する。
【0209】
図１４は、本発明の電気化学反応装置の第４変形例による電極部が反応炉の内部に設けられたことを示す正面図である。
【0210】
第４変形例による電極部５００ｄは、反応炉１００の内部に設けられた複数の第１電極５１０ｄと、複数の第１電極５１０ｄと交互に配置される複数の第２電極５２０ｄと、を含み、複数の第１電極５１０ｄおよび複数の第２電極５２０ｄのうち少なくともいずれかが回動され、複数の第１電極５１０ｄおよび複数の第２電極５２０ｄが相対移動可能であり、複数の第１電極５１０ｄには、循環部８００ｄと連通する複数の電極噴射口５１７が設けられていることを特徴とする。
【0211】
第４変形例による電極部５００ｄは、上述した第２変形例による電極部５００ｂと比較して、複数の第１電極５１０ｄに電極噴射口５１７が設けられることを除いて、残りの構成要素は同じである。したがって、同じ構成要素の説明は省略する。
【0212】
複数の第１電極５１０ｄには、反応炉１００の内部で反応炉１００の内部に排出され、再び反応炉１００の内部に循環する混合溶液が噴射される電極噴射口５１７が設けられてもよい。
【0213】
電極噴射口５１７は、第１電極５１０ｄの曲率方向に沿って複数個設けられてもよい。また、電極噴射口５１７は、第１電極５１０ｄの幅方向に沿って複数個設けられてもよい。したがって、電極噴射口５１７は、行と列を有するマトリックス状に設けられてもよい。
【0214】
第１電極５１０ｄの内部は、流体が流動できるように中空に構成されてもよい。すなわち、第１電極５１０ｄの内部には第１電極空間５１５を形成することができる。
【0215】
複数の第１電極５１０ｄは第１締結棒（不図示）によって締結され、第１締結棒の内部は流体が流動できるように中空に構成されてもよい。すなわち、第１締結棒の内部に第１締結棒空間（不図示）を形成することができる。
【0216】
電源部５５０は、第１締結棒を介して複数の第１電極５１０ｄに（＋）極のみを印加することができる。したがって、第１締結棒は、複数の第１電極５１０ｄを互いに締結する機能と、流体が流れる通路機能と、電源を印加する機能とを全部実行できる。
【0217】
循環部８００ｄは、反応炉１００の底部に形成された循環部排出口１４１と連通する第１循環流路８２０を含んで構成されてもよい。このような第１循環流路８２０は第１締結棒と連通する。
【0218】
第１循環流路８２０上には循環ポンプ８４０を設けることができる。したがって、循環ポンプ８４０が作動すると、反応炉１００の内部の混合溶液が第１循環流路８２０に沿って第１締結棒の第１締結棒空間に流れた後、複数の第１電極５１０ｄのそれぞれの第１電極空間５１５に分岐して流れる。その後、複数の電極噴射口５１７を介して循環した混合溶液が反応炉１００の内部に噴射される。
【0219】
反応炉１００の内部に噴射される混合溶液は、第２電極５２０ｄの表面方向に噴射され、電気化学反応時に、第１電極５１０ｄおよび第２電極５２０ｄの表面付近で混合溶液の流れを生成するので、より高い収率で生成物を生成することができる。
【0220】
第１変形例による噴射ノズル８５０ａ
以下、図１５を参照して、本発明の電気化学反応装置の第１変形例による噴射ノズル８５０ａについて説明する。
以下、図１５を参照して、本発明の電気化学反応装置の第１変形例による噴射ノズル８５０ａについて説明する。
【0221】
図１５は、本発明の電気化学反応装置の第１変形例による噴射ノズルが反応炉の内部に設けられたことを示す平面図である。
【0222】
循環部８００は、反応炉１００の底部に設けられた循環部排出口１４１と連通する第１循環流路８２０と、第１循環流路８２０と連通する分岐部８１０と、分岐部８１０と噴射ノズル８５０ａとを連通させる第２循環流路８３０と、第１循環流路８２０上に設けられた循環ポンプ８４０と、を含んで構成されてもよい。
【0223】
第１変形例による噴射ノズル８５０ａは、循環部８００の第２循環流路８３０と連通する。
【0224】
噴射ノズル８５０ａは、上下方向と垂直な方向に長さを有するように長く形成され、下面に複数の噴射口８５１が設けられている。すなわち、噴射ノズル８５０ａは、上下方向と垂直な方向に長手方向を有する板状に形成することができる。
【0225】
例えば、噴射ノズル８５０ａは、前後方向または左右方向に長く形成することができる。
【0226】
また、上下方向がＺ軸であり、左右方向がＸ軸であり、前後方向がＹ軸である場合、噴射ノズル８５０ａはＸ－Ｙ平面上に長手方向および幅方向を有する板状に形成することができる。この場合、長方形の形状を有することができる。
【0227】
噴射ノズル８５０ａは複数個設けられ、複数の噴射ノズル８５０ａは第１電極５１０および第２電極５２０の上部に位置する。複数の噴射ノズル８５０ａのそれぞれには第２循環流路８３０が連通する。
【0228】
第１変形例による噴射ノズル８５０ａは、複数の噴射口８５１を介して、第１電極５１０および第２電極５２０の上部で循環した混合溶液を噴射する。
【0229】
複数の噴射ノズル８５０ａは、第１電極５１０および第２電極５２０の上部に混合溶液を均等に噴射することによって、反応炉１００の内部の混合をさらに促進することができ、これにより、高い収率で生成物を生成することができる。
【0230】
また、噴射ノズル８５０ａは、Ｘ－Ｙ平面上に長手方向および幅方向を有する板状に形成され、第１電極５１０および第２電極５２０の上部に混合溶液が噴射されない領域がないように混合溶液を噴射することができる。
【0231】
第２変形例による噴射ノズル８５０ｂ
以下、図１６を参照して、第２変形例による噴射ノズル８５０ｂについて説明する。
以下、図１６を参照して、第２変形例による噴射ノズル８５０ｂについて説明する。
【0232】
図１６は、本発明の電気化学反応装置の第２変形例による噴射ノズルが反応炉の内部に設けられたことを示す平面図である。
【0233】
第２変形例による噴射ノズル８５０ｂは循環部８００の第２循環流路８３０と連通する。
【0234】
噴射ノズル８５０ｂは、上下方向に長さを有するように長く形成され、第１電極５１０および第２電極５２０と対向する両側面に複数の噴射口８５１が設けられている。すなわち、噴射ノズル８５０ｂは、上下方向に長手方向を有する板状に形成され、上下方向と垂直な方向に混合溶液を噴射することができる。この場合、噴射ノズル８５０ｂは長方形の形状を有することができる。
【0235】
噴射ノズル８５０ｂは複数個設けられ、複数の噴射ノズル８５０ｂは第１電極５１０と第２電極５２０との間に位置する。
【0236】
複数の噴射ノズル８５０ｂのそれぞれには第２循環流路８３０が連通する。
【0237】
第２変形例による噴射ノズル８５０ｂは、複数の噴射口８５１を介して、第１電極５１０および第２電極５２０の表面に混合溶液を噴射する。
【0238】
例えば、第１電極５１０および第２電極５２０が左右方向に配列される場合、複数の噴射口８５１は、第１電極５１０と対向する噴射ノズル８５０ｂの右側面と、第２電極５２０と対向する噴射ノズル８５０ｂの左側面にそれぞれ設けられる。したがって、複数の噴射口８５１を介して噴射された混合溶液は第１電極５１０および第２電極５２０の表面に噴射することができる。
【0239】
第１電極５１０および第２電極５２０の表面への混合溶液の噴射をより効果的にするために、噴射ノズル８５０ｂは第１電極５１０および第２電極５２０と同じ方向、すなわち上下方向に長手方向を有すると同時に、前後方向に幅方向を有することができる。
【0240】
すなわち、噴射ノズル８５０ｂの複数の噴射口８５１が形成された表面は、第１電極５１０の表面および第２電極５２０の表面と向かい合うように配置されてもよい。
【0241】
また、噴射ノズル８５０ｂは、第１電極５１０および第２電極５２０と同じ上下方向の長さおよび／または前後方向の長さ、すなわち幅を有することができる。
【0242】
複数の噴射ノズル８５０ｂは、第１電極５１０および第２電極５２０の表面に混合溶液を直接噴射することによって、反応炉１００の内部の混合をさらに促進させるとともに第１電極５１０および第２電極５２０の表面に生成された生成物を迅速に脱着することができる。したがって、より高い収率が保証される。
【0243】
本発明は、図面に示された実施形態を参照して説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当技術分野の通常の知識を有する者であれば、それから様々な変形および均等な他の実施形態が可能であることが理解されるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、添付の登録請求範囲の技術的思想によって定められるべきである。
【符号の説明】
【0244】
１０ 電気化学反応装置、１００ 反応炉、１１０ 反応炉蓋、１１１ 第１反応物供給口、１１２ パージガス供給口、１１３ 凝縮器排出口、１１４ 凝縮器回収口、１１５ 循環注入口、１１７ 第２反応物供給口、１３０ 反応炉冷却部、１３１ 反応炉冷却部排出口、１３２ 反応炉冷却部回収口、１３６ 反応炉冷却部排出流路、１３７ 反応炉冷却部回収流路、１４１ 循環部排出口、１５１ 生成物排出口、１６０ レベルゲージ、２００ 第１反応物タンク、２１０ 第１反応物供給流路、３００ 第２反応物タンク、３１０ 第２反応物供給流路、３２０ 第２ポンプ、４００ パージガス供給流路、５００、５００ａ、５００ｂ、５００ｃ、５００ｄ 電極部、５１０、５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄ 第１電極、５１１ 中央突出部、５１５ 第１電極空間、５１７ 電極噴射口、５２０、５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄ 第２電極、５２１ 前方突出部、５２２ 後方突出部、５３０ ワッシャ、５５０ 電源部、５５１ 第１電極接続部、５５２ 第２電極接続部、５６０ 第１締結棒、５６１ 第１締結棒空間、５７０ 第２締結棒、５８０ 第３締結棒、５９０ 第４締結棒、６００ 凝縮器、６１０ 凝縮器排出流路、６２０ 凝縮器回収流路、７００ 生成物タンク、７１０ 生成物排出流路、８００、８００ｃ、８００ｄ 循環部、８１０ 分岐部、８２０ 第１循環流路、８３０ 第２循環流路、８４０ 循環ポンプ、８５０、８５０ａ、８５０ｂ 噴射ノズル、８５１ 噴射口。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
