JP2015013784A - セレン化水素混合ガス供給装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、長期間、セレン化水素ガスの濃度が安定したセレン化水素混合ガスを連続的に安定して供給可能なセレン化水素混合ガス供給装置を提供することを課題とする。【解決手段】セレン化水素ガスが供給される流量測定器２６は、管状部材を有し、管状部材の内径は、管状部材の延在方向に対して直交する面方向における該管状部材内の断面積、及び単位時間あたりに該管状部材内に結晶化するセレンの前記面方向における占有断面積に基づいて算出される結晶占有率増加速度を用いて、所定期間において、管状部材内を流れるセレン化水素ガスの流量の変動が所定の範囲内となるように設定する。【選択図】図１
Description
本発明は、消費先に対して、所定の濃度とされたセレン化水素ガスを含んだセレン化水素混合ガスを長期間連続して供給するセレン化水素混合ガス供給装置に関する。
従来、化合物太陽電池の製造プロセスでは、セレン化水素ガスが用いられている。一般的に、セレン化水素ガスを原料とする銅・インジウム・ガリウム・セレンを含むカルコパイライト型の光吸収層を使用した化合物太陽電池を製造する際には、所定の濃度とされたセレン化水素を含んだセレン化水素混合ガスが充填されたボンベから該セレン化水素混合ガスを供給していた。
しかしながら、近年、太陽電池の需要は高まり、化合物太陽電池の大量生産に対応するため、セレン化水素混合ガスを大量に供給する必要が生じた。このため、上記セレン化水素混合ガスが充填されたボンベからセレン化水素を供給する手法では、ボンベの交換頻度が増加するため、煩雑になってしまうという問題があった。
このような問題を解決可能なセレン化水素混合ガス供給装置として、図５に示すセレン化水素混合ガス供給装置２００がある。
このような問題を解決可能なセレン化水素混合ガス供給装置として、図５に示すセレン化水素混合ガス供給装置２００がある。
図５は、従来のセレン化水素混合ガス供給装置の概略構成を模式的に示す図である。
図５を参照するに、セレン化水素混合ガス供給装置２００は、所定の濃度とされたセレン化水素ガスを含んだセレン化水素混合ガスを生産し、かつ該セレン化水素混合ガスを下流側に配置された消費先（例えば、太陽電池製造装置）に供給するための装置である。
図５を参照するに、セレン化水素混合ガス供給装置２００は、所定の濃度とされたセレン化水素ガスを含んだセレン化水素混合ガスを生産し、かつ該セレン化水素混合ガスを下流側に配置された消費先（例えば、太陽電池製造装置）に供給するための装置である。
セレン化水素混合ガス供給装置２００は、ベースガス供給ライン２０２と、セレン化水素ガス供給ライン２０３と、マスフローコントローラ２０５，２０７と、混合ライン２０９と、バッファータンク２１１と、セレン化水素混合ガス供給ライン２１３と、ガス濃度分析計２１５と、を有する。
ベースガス供給ライン２０２は、その一端がベースガス供給源（図示せず）と接続されており、他端がセレン化水素ガス供給ライン２０３の他端、及び混合ライン２０９の一端と接続されている。
ベースガス供給ライン２０２は、その一端がベースガス供給源（図示せず）と接続されており、他端がセレン化水素ガス供給ライン２０３の他端、及び混合ライン２０９の一端と接続されている。
セレン化水素ガス供給ライン２０３は、その一端がセレン化水素ガス供給源（図示せず）と接続されており、他端がベースガス供給ライン２０２の他端、及び混合ライン２０９の一端と接続されている。
セレン化水素ガス供給ライン２０３は、上記セレン化水素ガス供給源から供給された純度が１００％のセレン化水素ガス（以下、単に「セレン化水素ガス」という）を混合ライン２０９に供給するためのラインである。
セレン化水素ガス供給ライン２０３は、上記セレン化水素ガス供給源から供給された純度が１００％のセレン化水素ガス（以下、単に「セレン化水素ガス」という）を混合ライン２０９に供給するためのラインである。
マスフローコントローラ２０５は、ベースガス供給ライン２０２に設けられている。マスフローコントローラ２０５は、熱式または差圧式による質量流量センサを用いて、ベースガス供給ライン２０２を流れるベースガスの流量を計測すると共に、該ベースガスの流量に基づいて、ベースガスの流量が所定の流量となるように制御する機器である。
マスフローコントローラ２０７は、セレン化水素ガス供給ライン２０３に設けられている。マスフローコントローラ２０７は、熱式または差圧式による質量流量センサを用いて、セレン化水素ガス供給ライン２０３を流れるセレン化水素ガスの流量を計測すると共に、該セレン化水素ガスの流量に基づいて、セレン化水素ガスの流量が所定の流量となるように制御する機器である。
混合ライン２０９は、他端がバッファータンク２１１の下端と接続されている。混合ライン２０９は、ベースガス供給ライン２０２から供給されたベースガスと、セレン化水素ガス供給ライン２０３から供給されたセレン化水素ガス（純度１００％）と、を混合することで、所定の濃度とされたセレン化水素ガスを含むセレン化水素混合ガスをバッファータンク２１１内に貯留する。
バッファータンク２１１は、セレン化水素混合ガス供給ライン２１３の一端と接続されている。バッファータンク２１１は、セレン化水素混合ガスを貯留するためのタンクである。
セレン化水素混合ガス供給ライン２１３は、その他端が消費先と接続されている。セレン化水素混合ガス供給ライン２１３は、バッファータンク２１１内に貯留されたセレン化水素混合ガスを消費先に供給するためのラインである。
ガス濃度分析計２１５は、バッファータンク２１１内に貯留されたセレン化水素混合ガスに含まれるセレン化水素ガスの濃度を測定するための分析計である。
セレン化水素混合ガス供給ライン２１３は、その他端が消費先と接続されている。セレン化水素混合ガス供給ライン２１３は、バッファータンク２１１内に貯留されたセレン化水素混合ガスを消費先に供給するためのラインである。
ガス濃度分析計２１５は、バッファータンク２１１内に貯留されたセレン化水素混合ガスに含まれるセレン化水素ガスの濃度を測定するための分析計である。
上記構成とされたセレン化水素混合ガス供給装置２００では、マスフローコントローラ２０５，２０７をそれぞれの所定の値に設定した後、セレン化水素混合ガス供給ライン２１３に所定の流量とされたベースガス及びセレン化水素ガスを供給することで生成されるセレン化水素混合ガスをバッファータンク２１１内に貯留する。
しかしながら、図５に示すセレン化水素混合ガス供給装置２００を用いて消費先にセレン化水素混合ガスを供給すると、セレン化水素混合ガスを構成するセレン化水素ガスが水素とセレンとに自己分解してしまう。
これにより、マスフローコントローラ２０７内の後述するバイパス部の経路の内壁にセレンの結晶が析出及び堆積して、セレン化水素ガスの流量制御の精度が低下してしまうという問題があった。
これにより、マスフローコントローラ２０７内の後述するバイパス部の経路の内壁にセレンの結晶が析出及び堆積して、セレン化水素ガスの流量制御の精度が低下してしまうという問題があった。
一般的に、マスフローコントローラ２０７内のバイパス部の経路に異物が堆積するほど、質量流量センサの正確性は低下し、マスフローコントローラ２０７は実際の流量とは異なる流量（例えば、実際よりも少ない流量）のセレン化水素ガスが流れていると判断するため、設定値とは異なる流量（例えば、実際よりも多い流量）でセレン化水素ガスを供給しようとする。
その結果、セレン化水素混合ガスの供給開始から時間が経過するにつれて、目標とするセレン化水素混合ガスに含まれるセレン化水素ガスの濃度（設定値）と、実際のセレン化水素混合ガスに含まれるセレン化水素ガスの濃度（実測値）と、の差が大きくなるドリフト現象が発生してしまう。
以下、マスフローコントローラ２０７として、熱式質量流量センサを含むマスフローコントローラを用いた場合と、差圧式質量流量センサを含むマスフローコントローラを用いた場合と、を例に挙げて、具体的にどのような不具合が発生するかについて説明する。
ここで、マスフローコントローラ２０７として、熱式質量流量センサを含むマスフローコントローラを用いた場合の不具合について説明する。
熱式質量流量センサを含むマスフローコントローラは、流体の大部分が流れるバイパス側の経路（一般的にバイパス側経路の整流部の開口部は０．２〜０．３ｍｍ）と、枝分かれして流量を検出するセンサ側の経路（一般的にセンサ側の経路の内径は０．５ｍｍ以下）と、に流体を分流する構造を有する。
熱式質量流量センサを含むマスフローコントローラは、流体の大部分が流れるバイパス側の経路（一般的にバイパス側経路の整流部の開口部は０．２〜０．３ｍｍ）と、枝分かれして流量を検出するセンサ側の経路（一般的にセンサ側の経路の内径は０．５ｍｍ以下）と、に流体を分流する構造を有する。
バイパス部は、その上流側に位置する流体の経路よりも狭い複数の経路を有した構造とされている。このため、バイパス部の経路に、セレンの結晶が成長したものが付着すると該経路が塞がれてしまう。
上記構造とされたマスフローコントローラでは、バイパス側とセンサ側の流量の比である分流比が、流体の流量に依存してある一定の特性を持った分流比であることを利用して、熱式質量流量センサで測定したセンサ側の流量に分流比を乗じることで、該マスフローコントローラ全体を流れる流体の流量を求めている。
したがって、マスフローコントローラ２０７として、熱式質量流量センサを含むマスフローコントローラを用いた場合、バイパス部に付着物が堆積すると、分流比が変動し、実際とは異なる流量でセレン化水素ガスが流れていると誤判断されてしまうため、誤ったセレン化水素ガスの流量制御が実施されてしまう。
次に、マスフローコントローラ２０７として、差圧式質量流量センサを含むマスフローコントローラを用いた場合の不具合について説明する。
差圧式質量流量センサを含むマスフローコントローラは、該マスフローコントローラ内の配管に配置された流量抵抗体(フローリストリクタ)を有する。流量抵抗体に配置された複数の経路は、該流量抵抗体の上流側及び下流側に配置された配管よりも内径が狭く（一般的に該経路の内径は０．５ｍｍ未満）、かつ曲がりくねった構造とされている。
差圧式質量流量センサを含むマスフローコントローラは、該マスフローコントローラ内の配管に配置された流量抵抗体(フローリストリクタ)を有する。流量抵抗体に配置された複数の経路は、該流量抵抗体の上流側及び下流側に配置された配管よりも内径が狭く（一般的に該経路の内径は０．５ｍｍ未満）、かつ曲がりくねった構造とされている。
差圧式質量流量センサを含むマスフローコントローラでは、流量抵抗体の上流側及び下流側に設けられた圧力センサにより、流量抵抗体を流れた時の流体の差圧を測定し、この差圧から該マスフローコントローラ全体を流れる流体の流量を求めている。
このため、差圧式質量流量センサを含むマスフローコントローラでは、流量抵抗体に配置された複数の経路に、付着物（例えば、セレンの結晶）が付着すると、流れが乱れて圧力差が変動してしまう。これにより、実際とは異なる流量でセレン化水素ガスが流れていると誤判断されてしまうため、誤ったセレン化水素ガスの流量制御が実施されてしまう。
上記説明した、熱式質量流量センサを含むマスフローコントローラ、及び差圧式質量流量センサを含むマスフローコントローラを用いた場合に発生する問題点を解決可能な技術として特許文献１がある。
図６は、特許文献１に開示されたセレン化水素混合ガス供給装置の概略構成を模式的に示す図である。図６において、図５に示すセレン化水素混合ガス供給装置２００と同一構成部分には同一符号を付す。
図６を参照するに、セレン化水素混合ガス供給装置２２０は、図５に示すセレン化水素混合ガス供給装置２００を構成するマスフローコントローラ２０７に替えて、流量制御部２２２及び圧力制御部２２３を有し、流量制御部２２２及び圧力制御部２２３で流体の流量を制御すること以外は、セレン化水素混合ガス供給装置２００と同様に構成される。
この流量制御では、オリフィスもしくは開度を固定した弁の上流側及び下流側の圧力を一定にすることで、オリフィスもしくは該弁を流れる流体の流量が一定になることを利用している。
この流量制御では、オリフィスもしくは開度を固定した弁の上流側及び下流側の圧力を一定にすることで、オリフィスもしくは該弁を流れる流体の流量が一定になることを利用している。
具体的には、オリフィス（一般的に内径は１ｍｍ程度）もしくは開度を固定したニードル弁（一般的に全開時の開口部の内径は０．８〜１．６ｍｍ）からなる流量制御部２２２の上流側に設けられた圧力調整器２２１と、下流側に設けられた圧力制御部２２３と、で圧力を一定に保ち、流量制御部２２２を流れる流量を一定にしている。
すなわち、セレン化水素混合ガス供給装置２２０では、セレンの結晶の堆積によるドリフト現象が問題となる細管を有するマスフローコントローラ２０７を用いないため、所定の濃度とされたセレン化水素ガスを含むセレン化水素混合ガスを、ある程度長時間安定して供給することが可能となる。
すなわち、セレン化水素混合ガス供給装置２２０では、セレンの結晶の堆積によるドリフト現象が問題となる細管を有するマスフローコントローラ２０７を用いないため、所定の濃度とされたセレン化水素ガスを含むセレン化水素混合ガスを、ある程度長時間安定して供給することが可能となる。
しかしながら、セレン化水素混合ガス供給装置２２０を用いた場合、流量調整部２２２がオリフィスもしくは開度を固定したニードル弁であり、ガス流路の開度が固定されている。
流量調整部２２２の内側は、常時、セレン化水素ガスに接しており、マスフローコントローラ２０７の細管ほど影響は大きくないものの、セレンの結晶の堆積は防ぐことはできない。
流量調整部２２２の内側は、常時、セレン化水素ガスに接しており、マスフローコントローラ２０７の細管ほど影響は大きくないものの、セレンの結晶の堆積は防ぐことはできない。
したがって、例えば、内径１ｍｍのオリフィスを流量制御部２２２とした場合において、長期間、セレン化水素ガスを供給し続けると、結晶化したセレンの堆積により、セレン化水素ガスの流量が所定の範囲内から外れてしまう。このため、消費先に長期間安定した濃度のセレン化水素ガスを供給できないという問題があった。
そこで、本発明は、所定の濃度とされたセレン化水素ガスを含むセレン化水素混合ガスを所定期間（長期間）連続的に安定して供給することの可能なセレン化水素混合ガス供給方法、及びセレン化水素混合ガス供給装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、流量が制御されたベースガスを供給するベースガス供給管と、セレン化水素ガスを供給するセレン化水素ガス供給管と、前記セレン化水素ガス供給管に設けられ、該セレン化水素ガス供給管を流れる前記セレン化水素ガスの流量を測定する流量測定器と、前記セレン化水素ガス供給管に設けられ、前記流量測定器が測定する前記セレン化水素ガスの流量に基づいて、前記セレン化水素ガスの流量が所定の流量となるように流量を制御する流量制御部と、前記ベースガス供給管及び前記セレン化水素ガス供給管と接続され、前記ベースガスと前記セレン化水素ガスとを混合させることで、該セレン化水素ガスの濃度が所定の濃度とされたセレン化水素混合ガスを生成する混合ガス生成管と、を有し、前記流量測定器は、一端が該流量測定器の上流側に位置する前記セレン化水素ガス供給管と接続され、他端が該流量測定器の下流側に位置する前記セレン化水素ガス供給管と接続される管状部材を含み、前記管状部材が、該管状部材の延在方向に対して直交する面方向における該管状部材内の断面積、及び単位時間あたりに該管状部材内に結晶化するセレンの前記面方向における占有断面積に基づいて算出される結晶占有率増加速度を用いて、所定期間において、該管状部材内を流れる前記セレン化水素ガスの流量の変動が所定の範囲内となるように設定された内径であることを特徴とするセレン化水素混合ガス供給装置が提供される。
また、請求項２に係る発明によれば、前記流量測定器は、前記管状部材を振動させる振動発生部を有することを特徴とする請求項１記載のセレン化水素混合ガス供給装置が提供される。
また、前記流量制御部は、コントロール弁であることを特徴とする請求項１または２記載のセレン化水素混合ガス供給装置が提供される。
また、請求項４に係る発明によれば、前記ベースガス供給管に設けられ、該ベースガス供給管を流れる前記ベースガスの流量を測定すると共に、該ベースガスの流量が所定の流量となるように制御する流量測定及び制御部を有することを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか１項記載のセレン化水素混合ガス供給装置が提供される。
また、請求項５に係る発明によれば、前記混合ガス生成管と接続され、前記セレン化水素混合ガスが貯留されるバッファータンクと、前記バッファータンクと接続され、消費先に前記セレン化水素混合ガスを供給する混合ガス供給管と、を有することを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項記載のセレン化水素混合ガス供給装置が提供される。
本発明のセレン化水素混合ガス供給装置によれば、管状部材の延在方向に対して直交する面方向における該管状部材内の断面積、及び単位時間あたりに該管状部材内に結晶化するセレンの前記面方向における占有断面積に基づいて算出される結晶占有率増加速度を用いて、所定期間において、管状部材内を流れるセレン化水素ガスの流量の変動が所定の範囲内となるように、管状部材の内径を設定することにより、所定期間内において、管状部材内を流れるセレン化水素ガスの流量の変化を抑制することが可能となる。
これにより、セレン化水素ガス供給管に、所定期間（例えば、長期間）セレン化水素ガスを供給させても混合ガス供給管に所定の流量とされたセレン化水素ガスを供給することが可能となるので、消費先に対して、所定の濃度とされたセレン化水素混合ガスを連続して安定供給することができる。
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際のセレン化水素混合ガス供給装置の寸法関係とは異なる場合がある。
また、本明細書中では、濃度として体積濃度を用い、圧力としてゲージ圧力を用い、流量として体積流量を用いる。さらに、本明細書における体積とは、基準状態（０℃、１ａｔｍ（１０１３．２５ｈＰａ））における体積のことをいう。
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係るセレン化水素混合ガス供給装置の概略構成を模式的に示す図である。
図１を参照するに、本実施の形態のセレン化水素混合ガス供給装置１０は、ベースガス供給管１２と、開閉バルブ１４，２３，３７，４３，４５，４８と、圧力調整器１５，２４と、流量測定及び制御部１６と、逆止弁１７，２７と、自動弁１８，２８と、セレン化水素ガス供給管２１と、流量制御部２５と、流量測定器２６と、混合ガス生成管３１と、バッファータンク３３と、圧力測定用配管３５と、圧力計３６と、排気管４１と、ガス濃度分析計４４と、混合ガス供給管４６と、を有する。
図１は、本発明の実施の形態に係るセレン化水素混合ガス供給装置の概略構成を模式的に示す図である。
図１を参照するに、本実施の形態のセレン化水素混合ガス供給装置１０は、ベースガス供給管１２と、開閉バルブ１４，２３，３７，４３，４５，４８と、圧力調整器１５，２４と、流量測定及び制御部１６と、逆止弁１７，２７と、自動弁１８，２８と、セレン化水素ガス供給管２１と、流量制御部２５と、流量測定器２６と、混合ガス生成管３１と、バッファータンク３３と、圧力測定用配管３５と、圧力計３６と、排気管４１と、ガス濃度分析計４４と、混合ガス供給管４６と、を有する。
ベースガス供給管１２は、その一端がベースガスを供給するベースガス供給源（図示せず）と接続されており、他端がセレン化水素ガス供給管２１の他端、及び混合ガス生成管３１の一端と接続されている。
ベースガス供給管１２は、開閉バルブ１４、圧力調整器１５、流量測定及び制御部１６、逆止弁１７、及び自動弁１８を経由したベースガス（言い換えれば、所定の流量に制御されたベースガス）を混合ガス生成管３１に供給する。
ベースガスとしては、セレン化水素ガスを希釈可能なガスであれば、特に限定されない。ベースガスとしては、例えば、窒素、アルゴン、水素等のガスを用いることができる。
ベースガス供給管１２は、開閉バルブ１４、圧力調整器１５、流量測定及び制御部１６、逆止弁１７、及び自動弁１８を経由したベースガス（言い換えれば、所定の流量に制御されたベースガス）を混合ガス生成管３１に供給する。
ベースガスとしては、セレン化水素ガスを希釈可能なガスであれば、特に限定されない。ベースガスとしては、例えば、窒素、アルゴン、水素等のガスを用いることができる。
開閉バルブ１４、圧力調整器１５、流量測定及び制御部１６、逆止弁１７、及び自動弁１８は、ベースガス供給管１２に設けられている。
開閉バルブ１４、圧力調整器１５、流量測定及び制御部１６、逆止弁１７、及び自動弁１８は、ベースガス供給管１２の一端から他端に向かう方向に対して、この順番で配置されている。
開閉バルブ１４、圧力調整器１５、流量測定及び制御部１６、逆止弁１７、及び自動弁１８は、ベースガス供給管１２の一端から他端に向かう方向に対して、この順番で配置されている。
圧力調整器１５は、ベースガス供給源（図示せず）から供給されるベースガスの圧力を所定の圧力へと減圧させる機能を有する。該所定の圧力は、消費先（例えば、太陽電池製造装置）への供給圧力に応じて適宜選択することができる。
圧力調整器１５は、例えば、流量測定及び制御部１６の直前の圧力が０．６〜０．７ＭＰａの範囲内となるようにベースガスの圧力を減圧させる。
圧力調整器１５は、例えば、流量測定及び制御部１６の直前の圧力が０．６〜０．７ＭＰａの範囲内となるようにベースガスの圧力を減圧させる。
なお、図１では、一例として、ベースガス供給管１２に１つの圧力調整器１５を配置させた場合を例に挙げて説明したが、ベースガス供給管１２に２つ以上の圧力調整器１５を配置してもよい。
流量測定及び制御部１６は、ベースガス供給管１２を流れるベースガスの流量を測定すると共に、該ベースガスの流量に基づいて、該ベースガスの流量が所定の流量となるように制御する。ベースガスは、セレン化水素ガスのように堆積物を発生させることがない。
このため、流量測定及び制御部１６としては、例えば、熱式質量流量センサを有するマスフローコントローラや、差圧式質量流量センサを有するマスフローコントローラ等を用いることができる。
このため、流量測定及び制御部１６としては、例えば、熱式質量流量センサを有するマスフローコントローラや、差圧式質量流量センサを有するマスフローコントローラ等を用いることができる。
流量測定及び制御部１６として、上記マスフローコントローラを用いることで、ベースガスの流量を高精度に計測できると共に、高精度に測定されたベースガスの流量に基づいて、ベースガスの流量が所定の流量となるように、高精度な制御を実施することができる。
逆止弁１７は、混合ガス生成管３１内で生成されたセレン化水素混合ガスが流量測定及び制御部１６側に逆流することを防止するための弁である。
自動弁１８は、必要に応じて自動で開閉される。自動弁１８が開くことで、混合ガス生成管３１内に所定の流量に制御されたベースガスが供給される。
自動弁１８は、必要に応じて自動で開閉される。自動弁１８が開くことで、混合ガス生成管３１内に所定の流量に制御されたベースガスが供給される。
セレン化水素ガス供給管２１は、その一端がセレン化水素ガス供給源（図示せず）と接続されており、他端がベースガス供給管１２の他端、及び混合ガス生成管３１の一端と接続されている。
セレン化水素ガス供給源は、濃度が１００％とされたセレン化水素ガスをセレン化水素ガス供給管２１に供給する。
セレン化水素ガス供給源は、濃度が１００％とされたセレン化水素ガスをセレン化水素ガス供給管２１に供給する。
セレン化水素ガス供給管２１は、開閉バルブ２３、圧力調整器２４、流量測定部２５、流量測定器２６、逆止弁２７、及び自動弁２８を経由した純度が１００％のセレン化水素ガス（言い換えれば、所定の流量に制御されたセレン化水素ガス）を混合ガス生成管３１に供給する。
セレン化水素ガス供給管２１の内径は、例えば、４．３５〜１０．３ｍｍの範囲内とすることができる。
セレン化水素ガス供給管２１の内径は、例えば、４．３５〜１０．３ｍｍの範囲内とすることができる。
開閉バルブ２３、圧力調整器２４、流量測定部２５、流量測定器２６、逆止弁２７、及び自動弁２８は、開閉バルブ２３、圧力調整器２４、流量測定部２５、流量測定器２６、逆止弁２７、及び自動弁２８は、セレン化水素ガス供給管２１に設けられている。
開閉バルブ２３、圧力調整器２４、流量測定部２５、逆止弁２７、及び自動弁２８は、セレン化水素ガス供給管２１一端から他端に向かう方向に対して、この順番で配置されている。
開閉バルブ２３、圧力調整器２４、流量測定部２５、逆止弁２７、及び自動弁２８は、セレン化水素ガス供給管２１一端から他端に向かう方向に対して、この順番で配置されている。
圧力調整器２４は、セレン化水素ガス供給源（図示せず）から供給される純度が１００％とされたセレン化水素ガスの圧力を所定の圧力へと減圧させる。該所定の圧力は、消費先（例えば、太陽電池製造装置）への供給圧力に応じて適宜選択することができる。
セレン化水素ガスの上記所定の圧力としては、例えば、０．５〜０．６ＭＰａの範囲内の圧力を用いることができる。
セレン化水素ガスの上記所定の圧力としては、例えば、０．５〜０．６ＭＰａの範囲内の圧力を用いることができる。
なお、図１では、一例として、セレン化水素ガス供給管２１に１つの圧力調整器２４を配置させた場合を例に挙げて説明したが、セレン化水素ガス供給管２１に２つ以上の圧力調整器２４を配置してもよい。
また、セレン化水素ガスを供給する際、セレン化水素ガスの減圧が必要無い場合には、圧力調整器２４を設ける必要はない。ここでの「減圧が必要無い場合」とは、例えば、セレン化水素ガス供給源（図示せず）から供給されたセレン化水素ガスの圧力を減圧しなくても、セレン化水素ガス供給管２１内を該セレン化水素ガスが所定の圧力で流れる場合のことをいう。
流量制御部２５は、流量測定器２６が測定するセレン化水素ガスの流量の値に基づいて、セレン化水素ガス供給管２１内を流れるセレン化水素ガスの流量が所定の流量となるように流量の制御を行う。
流量制御部２５としては、例えば、流量測定器２６から送信される電気信号（アナログ信号）に応じて開度を可変するコントロール弁を用いることができる。
このように、流量制御部２５として、流量測定器２６から送信される電気信号（アナログ信号）に応じて開度を可変するコントロール弁を用いることで、流量制御部２５内に、セレンの結晶が堆積することを抑制できる。
流量制御部２５としては、例えば、流量測定器２６から送信される電気信号（アナログ信号）に応じて開度を可変するコントロール弁を用いることができる。
このように、流量制御部２５として、流量測定器２６から送信される電気信号（アナログ信号）に応じて開度を可変するコントロール弁を用いることで、流量制御部２５内に、セレンの結晶が堆積することを抑制できる。
流量測定器２６は、セレン化水素ガス供給管２１を流れるセレン化水素ガスの流量を測定し、測定したセレン化水素ガスの流量に関する電気信号（アナログ信号）を出力し、該電気信号を流量制御部２５に送信する。
図２は、コリオリ式流量計の概略構成を示す斜視図であり、コリオリ式流量計の内部構成が分かるように、コリオリ式流量計のハウジングの一部を切り欠いた図である。
ここで、流量測定器２６の一例として、図２に示すコリオリ式流量計５０を用いる場合について説明する。
ここで、流量測定器２６の一例として、図２に示すコリオリ式流量計５０を用いる場合について説明する。
次に、図２を参照するに、コリオリ式流量計５０は、ハウジング５１と、導入部５３と、導出部５４と、トランスミッター５６と、管状部材５８と、第１及び第２の固定用板材５９−１，５９−２と、温度センサ６０と、振動発生部６１と、を有する。
ハウジング５１は、管状部材５８及び振動発生部６１を収容する空間を有する。
導入部５３は、ハウジング５１の上部の一方の端に配置されている。導入部５３は、流量測定器２６の上流側に位置するセレン化水素ガス供給管２１と接続されている。導入部５３は、ハウジング５１内に配置され、２つに分岐された第１及び第２の分岐部（図示せず）を有する。
つまり、セレン化水素ガス供給管２１を介して、導入部５３に供給されるセレン化水素ガスは、２つの経路に分岐される。
導入部５３は、ハウジング５１の上部の一方の端に配置されている。導入部５３は、流量測定器２６の上流側に位置するセレン化水素ガス供給管２１と接続されている。導入部５３は、ハウジング５１内に配置され、２つに分岐された第１及び第２の分岐部（図示せず）を有する。
つまり、セレン化水素ガス供給管２１を介して、導入部５３に供給されるセレン化水素ガスは、２つの経路に分岐される。
導出部５４は、ハウジング５１の上部の他方の端に配置されている。導出部５４は、流量測定器２６の下流側に位置するセレン化水素ガス供給管２１と接続されている。導出部５４は、ハウジング５１内に配置され、２つに分岐された第３及び第４の分岐部（図示せず）を有する。
つまり、導入部５３において、２つの経路に分岐されたセレン化水素ガスは、導出部５４で合流した後、流量測定器２６の下流側に位置するセレン化水素ガス供給管２１に導出される。
つまり、導入部５３において、２つの経路に分岐されたセレン化水素ガスは、導出部５４で合流した後、流量測定器２６の下流側に位置するセレン化水素ガス供給管２１に導出される。
トランスミッター５６は、導入部５３と導出部５４との間に位置するハウジング５１の上部に配置されている。トランスミッター５６は、流量制御部２５と電気的に接続されている。トランスミッター５６は、測定したセレン化水素ガスの流量に関する電気信号（アナログ信号）を流量制御部２５に送信する。
管状部材５８は、第１のチューブ６３−１と、第２のチューブ６３−２と、で構成されており、ハウジング５１内に収容されている。
第１のチューブ６３−１は、Ｕ字型とされたチューブである。第１のチューブ６３−１は、その一端が導入部５３の第１の分岐部（図示せず）と接続されており、他端が導出部５４の第３の分岐部（図示せず）と接続されている。
第１のチューブ６３−１は、Ｕ字型とされたチューブである。第１のチューブ６３−１は、その一端が導入部５３の第１の分岐部（図示せず）と接続されており、他端が導出部５４の第３の分岐部（図示せず）と接続されている。
第２のチューブ６３−２は、第１のチューブ６３−１と同様な形状（具体的には、例えば、形状がＵ字型で、かつ第１のチューブ６３−１と同じ内径）とされている。
第２のチューブ６３−２は、その一端が導入部５３の第２の分岐部と接続されており、他端が導出部５４の第４の分岐部と接続されている。第２のチューブ６３−２は、第１のチューブ６３−１と対向するように配置されている。
第２のチューブ６３−２は、その一端が導入部５３の第２の分岐部と接続されており、他端が導出部５４の第４の分岐部と接続されている。第２のチューブ６３−２は、第１のチューブ６３−１と対向するように配置されている。
第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２（管状部材５８）の内径は、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の延在方向に対して直交する面方向における該第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内の断面積、及び単位時間あたりに該第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内に結晶化するセレンの前記面方向における占有断面積に基づいて算出される結晶占有率増加速度（後述する図４参照）を用いて、所定期間内における第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内を通過するセレン化水素ガスの流量が所定の範囲内となる大きさに設定されている。
具体的には、例えば、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の内径は、設定されたセレン化水素ガスの流量に対して＋０．３０％以内となるように、セレン化水素ガスの流量を安定して長期間供給する場合、後述する下記（３）式から算出される内径ｒ（ｍｍ）よりも大きい値とされている。
より具体的には、例えば、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内を流れるセレン化水素ガスの流量を、設定されたセレン化水素ガスの流量に対して＋０．３０％以内にする場合、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の内径は、２ｍｍよりも大きく値とすることができる。
より具体的には、例えば、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内を流れるセレン化水素ガスの流量を、設定されたセレン化水素ガスの流量に対して＋０．３０％以内にする場合、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の内径は、２ｍｍよりも大きく値とすることができる。
このように、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の延在方向に対して直交する面方向における該第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内の断面積、及び単位時間あたりに該第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内に結晶化するセレンの前記面方向における占有断面積に基づいて算出される結晶占有率増加速度（後述する図４参照）を用いて、所定期間内において、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内を流れるセレン化水素ガスの流量の変動が所定の範囲内となるように、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の内径を設定することにより、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の内壁に堆積する結晶化したセレンに起因する第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内を流れるセレン化水素ガスの流量の変動時期をかなり遅らせることが可能となる。
これにより、所定期間内（例えば、長期間）において、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内を通過するセレン化水素ガスの流量が所定の範囲内から外れることを抑制可能となるので、長期間、セレン化水素ガスをセレン化水素ガス供給管２１に供給させても混合ガス供給管４６に所定の流量とされたセレン化水素ガスを供給することが可能となるので、消費先に対して、所定の濃度とされたセレン化水素混合ガスを連続して安定供給することができる。
第１の固定用板材５９−１は、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２のうち、一方の端に位置する部分を固定するように配置されている。
第２の固定用板材５９−２は、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２のうち、他方の端に位置する部分を固定するように配置されている。
第２の固定用板材５９−２は、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２のうち、他方の端に位置する部分を固定するように配置されている。
温度センサ６０は、第１の固定用板材５９−１の配設位置よりも上流側に位置する第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２に設けられている。温度センサ６０は、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の熱変化（流体であるセレン化水素ガスの温度変化に依存する）による弾性係数を補正するための働きをするセンサである。
振動発生部６１は、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の中央部に配置されている。振動発生部６１としては、例えば、固有振動数で第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２を振動させる電磁オシレータを用いることができる。
該電磁オシレータは、第１のチューブ６３−１に配置されたマグネットと、第２のチューブ６３−２に配置されたコイルと、で構成されている。
該電磁オシレータは、第１のチューブ６３−１に配置されたマグネットと、第２のチューブ６３−２に配置されたコイルと、で構成されている。
このように、セレン化水素ガスが流れる第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２を振動させる振動発生部６１を有することにより、セレン化水素ガスの供給時において、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２を連続して振動させることが可能となる。
これにより、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の内壁に、結晶化したセレンが付着することを抑制できる。
また、振動発生部６１により、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２を共振させることで、外部振動の影響を排除することができる。
これにより、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の内壁に、結晶化したセレンが付着することを抑制できる。
また、振動発生部６１により、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２を共振させることで、外部振動の影響を排除することができる。
第１の電磁ピックオフ６２−１は、第１の固定用板材５９−１と振動発生部６１との間に位置する第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２に設けられている。第２の電磁ピックオフ６２−２は、第２の固定用板材５９−２と振動発生部６１との間に位置する第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２に設けられている。
第１及び第２の電磁ピックオフ６２−１，６２−２は、第１のチューブ６３−１に配置されたマグネットと、第２のチューブ６３−２に配置されたコイルと、を有した構成とされている。第１及び第２の電磁ピックオフ６２−１，６２−２は、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２のねじれによる位相差信号を検出する。
第１及び第２の電磁ピックオフ６２−１，６２−２は、第１のチューブ６３−１に配置されたマグネットと、第２のチューブ６３−２に配置されたコイルと、を有した構成とされている。第１及び第２の電磁ピックオフ６２−１，６２−２は、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２のねじれによる位相差信号を検出する。
上記構成とされたコリオリ式流量計５０では、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２にセレン化水素ガスが流れると、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２に対してそれぞれ逆向きの逆向きのコリオリの力が発生して、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２がねじられる。
コリオリ式流量計５０では、コリオリの力が流体の質量及び速度に比例することを利用しており、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２のねじれの大きさを計測することで流体（この場合、セレン化水素ガス）の流量を求める。
コリオリ式流量計５０では、コリオリの力が流体の質量及び速度に比例することを利用しており、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２のねじれの大きさを計測することで流体（この場合、セレン化水素ガス）の流量を求める。
なお、図１では、流量測定器２６の配設位置の一例として、流量制御部２５の下流側に流量測定器２６を配置させた場合を例に挙げて説明したが、流量測定器２６と流量制御部２５との位置関係は、これに限定されない。具体的には、例えば、流量制御部２５の上流側に流量測定器２６を配置させてもよい。
また、本実施の形態では、流量測定器２６の一例として、コリオリ式流量計５０を用いた場合を例に挙げて説明したが、流量測定器２６としては、管状部材の延在方向に対して直交する面方向における該第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内の断面積、及び単位時間あたりに該管状部材内に結晶化するセレンの前記面方向における占有断面積に基づいて算出される結晶占有率増加速度（後述する図４参照）を用いて、所定期間内における第１及び第２のチューブ内を通過するセレン化水素ガスの流量が所定の範囲内となるように、管状部材の内径を設定された管状部材を有すればよく、上記説明したコリオリ式流量計５０に限定されない。
具体的には、コリオリ式流量計５０に替えて、流量測定器２６として、超音波式流量計や電磁式流量計等を用いてもよい。
具体的には、コリオリ式流量計５０に替えて、流量測定器２６として、超音波式流量計や電磁式流量計等を用いてもよい。
図１を参照するに、逆止弁２７は、混合ガス生成管３１内で生成されたセレン化水素混合ガスが流量測定器２６側に逆流することを防止するための弁である。
自動弁２８は、必要に応じて自動で開閉される。自動弁２８が開くことで、混合ガス生成管３１内に所定の流量に制御されたセレン化水素ガスが供給される。
自動弁２８は、必要に応じて自動で開閉される。自動弁２８が開くことで、混合ガス生成管３１内に所定の流量に制御されたセレン化水素ガスが供給される。
混合ガス生成管３１は、その一端がベースガス供給管１２の他端、及びセレン化水素ガス供給管２１の他端と接続され、他端がバッファータンク３３の下端と接続されている。
混合ガス生成管３１は、ベースガス供給管１２により供給されたベースガスと、セレン化水素ガス供給管２１により供給されたセレン化水素ガス（純度１００％）と、を混合させることで、所定の濃度とされたセレン化水素ガスを含むセレン化水素混合ガスを生成する。混合ガス生成管３１は、生成したセレン化水素混合ガスをバッファータンク３３に供給する。
混合ガス生成管３１は、ベースガス供給管１２により供給されたベースガスと、セレン化水素ガス供給管２１により供給されたセレン化水素ガス（純度１００％）と、を混合させることで、所定の濃度とされたセレン化水素ガスを含むセレン化水素混合ガスを生成する。混合ガス生成管３１は、生成したセレン化水素混合ガスをバッファータンク３３に供給する。
バッファータンク３３は、混合ガス生成管３１から供給されたセレン化水素混合ガスを貯留するためのタンクである。
圧力測定用配管３５は、その一端がバッファータンク３３の上端と接続されており、他端が圧力計３６と接続されている。圧力計３６は、バッファータンク３３内の圧力を測定する。
開閉バルブ３７は、圧力測定用配管３５に設けられている。開閉バルブ３７を開状態にすることで、圧力計３６は、バッファータンク３３内の圧力を測定することが可能となる。
圧力測定用配管３５は、その一端がバッファータンク３３の上端と接続されており、他端が圧力計３６と接続されている。圧力計３６は、バッファータンク３３内の圧力を測定する。
開閉バルブ３７は、圧力測定用配管３５に設けられている。開閉バルブ３７を開状態にすることで、圧力計３６は、バッファータンク３３内の圧力を測定することが可能となる。
排気管４１は、混合ガス生成管３１から分岐している。排気管４１は、ガス濃度分析計４４にバッファータンク３３内のセレン化水素混合ガスを供給するための配管である。
開閉バルブ４３、ガス濃度分析計４４、及び開閉バルブ４５は、排気管４１に設けられている。開閉バルブ４３、ガス濃度分析計４４、及び開閉バルブ４５は、排気管４１の上流側から下流側に対して、この順番で配置されている。
開閉バルブ４３、ガス濃度分析計４４、及び開閉バルブ４５は、排気管４１に設けられている。開閉バルブ４３、ガス濃度分析計４４、及び開閉バルブ４５は、排気管４１の上流側から下流側に対して、この順番で配置されている。
開閉バルブ４３は、ガス濃度分析計４４によるセレン化水素混合ガスに含まれるセレン化水素ガスの濃度の分析が必要な際に、開状態とされる。
ガス濃度分析計４４は、バッファータンク３３内のセレン化水素混合ガスに含まれるセレン化水素ガスの濃度を測定するためのものである。
ガス濃度分析計４４は、バッファータンク３３内のセレン化水素混合ガスに含まれるセレン化水素ガスの濃度を測定するためのものである。
開閉バルブ４５は、ガス濃度分析計４４が分析したセレン化水素混合ガスを排気ダクト（図示せず）側に供給するためのバルブである。
混合ガス供給管４６は、その一端がバッファータンク３３の上端と接続されており、他端が消費先（例えば、太陽電池製造装置）と接続されている。混合ガス供給管４６は、バッファータンク３３内に貯留されたセレン化水素混合ガスを消費先に供給する。
開閉バルブ４８は、消費先において、セレン化水素混合ガスの供給の要求があった際に、開状態とされるバルブである。
混合ガス供給管４６は、その一端がバッファータンク３３の上端と接続されており、他端が消費先（例えば、太陽電池製造装置）と接続されている。混合ガス供給管４６は、バッファータンク３３内に貯留されたセレン化水素混合ガスを消費先に供給する。
開閉バルブ４８は、消費先において、セレン化水素混合ガスの供給の要求があった際に、開状態とされるバルブである。
本実施の形態のセレン化水素混合ガス供給装置によれば、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の延在方向に対して直交する面方向における該第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内の断面積、及び単位時間あたりに該第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内に結晶化するセレンの前記面方向における占有断面積に基づいて算出される結晶占有率増加速度（後述する図４参照）を用いて、所定期間内において、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内を流れるセレン化水素ガスの流量の変動が所定の範囲内となるように、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の内径を設定することにより、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の内壁に堆積する結晶化したセレンに起因する第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内を流れるセレン化水素ガスの流量の変動時期をかなり遅らせることが可能となる。
これにより、所定期間内において、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内を通過するセレン化水素ガスの流量が所定の範囲内から外れることを抑制可能となるので、所定期間、セレン化水素ガスをセレン化水素ガス供給管２１に供給させても混合ガス供給管４６に所定の流量とされたセレン化水素ガスを供給することが可能となるので、消費先に対して、所定の濃度とされたセレン化水素混合ガスを連続して安定供給することができる。
また、セレン化水素ガスを供給する際、流量測定器２６を構成する第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２（管状部材５８）を振動させる振動発生部６１を有することにより、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の内壁に結晶化したセレンが堆積することを抑制可能となる。
これにより、消費先に対して、所定の濃度とされたセレン化水素混合ガスを連続して長期間安定して供給することができる。
これにより、消費先に対して、所定の濃度とされたセレン化水素混合ガスを連続して長期間安定して供給することができる。
次に、図１に示すセレン化水素混合ガス供給装置１０を用いたセレン化水素混合ガス供給方法について説明する。なお、ここでは、流量測定器２６の一例として、図２に示すコリオリ式流量計５０を用いた場合について説明する。
始めに、開閉バルブ１４，２３，３７，４３，４５，４８を動作させつつ、セレン化水素混合ガス供給装置１０を構成する配管内をパージする。次いで、パージ終了後に、開閉バルブ１４，２３，３７，４３，４５，４８を開状態にする。
次いで、ベースガス供給源（図示せず）からベースガス供給管１２にベースガスを供給する。ベースガス供給管１２に供給されたベースガスは、圧力調整器１５により所定の圧力へと減圧された後、流量測定及び制御部１６内に導入される。
その後、流量測定及び制御部１６から所定の流量に制御されたベースガスが導出される。そして、自動弁１８が開状態の場合に、下流側へと供給される。
上記ベースガスとしては、例えば、窒素、アルゴン、水素等のガスを用いることができる。
その後、流量測定及び制御部１６から所定の流量に制御されたベースガスが導出される。そして、自動弁１８が開状態の場合に、下流側へと供給される。
上記ベースガスとしては、例えば、窒素、アルゴン、水素等のガスを用いることができる。
純度が１００％とされたセレン化水素ガスは、セレン化水素ガス供給源（図示せず）からセレン化水素ガス供給管２１に供給される。次いで、セレン化水素ガスは、圧力調整器２４により、所定の圧力へと減圧された後、流量制御部２５に導入される。
その後、セレン化水素ガスは、流量測定器２６に導入される。流量測定器２６では、流量測定器２６により、セレン化水素ガスの流量に応じた電気信号（アナログ信号）が出力され、該電気信号が流量制御部２５に送信される。
その後、セレン化水素ガスは、流量測定器２６に導入される。流量測定器２６では、流量測定器２６により、セレン化水素ガスの流量に応じた電気信号（アナログ信号）が出力され、該電気信号が流量制御部２５に送信される。
このとき、導入部５３または導出部５４を介して、両端がセレン化水素ガス供給管２１と接続され、かつ所定期間内（例えば、長期間）において、セレン化水素ガスの流量が所定の範囲内となるような内径とされた第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２（言い換えれば、流量測定器２６を構成する管状部材５８）を用いることで、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の内壁に堆積するセレンに起因するセレン化水素ガスの流量の変動を抑制することが可能となる（図２参照）。
これにより、長期間、セレン化水素ガスの濃度が所定の濃度とされたセレン化水素混合ガスを連続的に安定して供給することができる。
これにより、長期間、セレン化水素ガスの濃度が所定の濃度とされたセレン化水素混合ガスを連続的に安定して供給することができる。
また、流量測定器２６として、図２に示すコリオリ式流量計５０を用いて、セレン化水素ガスが通過する第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２（管状部材５８）を連続的に振動させることにより、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の内壁に結晶化したセレンが堆積することを抑制可能となる。
これにより、さらに、長期間消費先に対して、連続して所定の濃度とされたセレン化水素混合ガスを安定供給することができる。
これにより、さらに、長期間消費先に対して、連続して所定の濃度とされたセレン化水素混合ガスを安定供給することができる。
流量制御部２５では、流量測定器２６が計測したセレン化水素ガスの流量に応じた電気信号（アナログ信号）に基づいて、セレン化水素ガスの流量が所定の流量に制御され、自動弁２８を開状態とすることで、所定の流量とされたセレン化水素ガスが下流側へと供給される。
このとき、流量制御部２５として、電気信号（アナログ信号）の入力値に基づいて開度を可変可能なコントロール弁を用いることにより、流量測定器２６で測定されたセレン化水素ガスの流量に対応する電気信号（アナログ信号）の出力値に基づいて容易にセレン化水素ガスの流量調節を行うことができる。
次いで、ベースガス供給管１２を介して所定の流量に制御されたベースガス、及びセレン化水素ガス供給管２１を介して所定の流量で制御された純度が１００％とされたセレン化水素ガスが、混合ガス生成管３１に供給される。
混合ガス生成管３１では、ベースガス、及び純度が１００％とされたセレン化水素ガスが混合されることで、セレン化水素ガスの濃度が所定の濃度とされたセレン化水素混合ガスが生成される。
混合ガス生成管３１では、ベースガス、及び純度が１００％とされたセレン化水素ガスが混合されることで、セレン化水素ガスの濃度が所定の濃度とされたセレン化水素混合ガスが生成される。
セレン化水素混合ガスに含まれるセレン化水素ガスの濃度（所定の濃度）は、特に限定されるものではなく、下流側の要求に応じて適宜選択することができる。具体的には、セレン化水素混合ガスに含まれるセレン化水素ガスの濃度は、例えば、５〜２０ｖｏｌ％とすることができる。
次いで、セレン化水素混合ガスは、バッファータンク３３の下端からバッファータンク３３内に一時的に貯留される。その後、バッファータンク３３内に貯留されたセレン化水素混合ガスは、混合ガス供給管４６を介して、消費先（例えば、太陽電池製造装置）に供給される。
なお、バッファータンク３３内の圧力は、圧力計３６により測定することが可能である。また、バッファータンク３３内のセレン化水素ガスの濃度は、ガス濃度分析計４４で測定することが可能である。
バッファータンク３３へのセレン化水素混合ガスの貯留は、本実施の形態で説明したような連続方式の他に、バッチ方式を適用してもよい。
ここでの「バッチ方式」とは、バッファータンク３３内の圧力を設定した圧力の上限値から下限値の範囲内で管理し、バッファータンク３３内の圧力が管理範囲を維持するように混合ガスを生産および貯留する方法である。
ここでの「バッチ方式」とは、バッファータンク３３内の圧力を設定した圧力の上限値から下限値の範囲内で管理し、バッファータンク３３内の圧力が管理範囲を維持するように混合ガスを生産および貯留する方法である。
ここで、簡単にバッチ方式での運転方法について説明する。バッチ方式では、バッファータンク３３内の圧力が、設定した圧力の下限値を下回ると、ベースガス供給管１２に配置された自動弁１８、及びセレン化水素ガス供給管２１に配置された自動弁２８が開状態となる。
自動弁１８，２８が開状態になると、それぞれ所定の流量とされたベースガス及び純度が１００％とされたセレン化水素ガスが下流側に供給され、混合ガス供給管４６で混合されることで、セレン化水素ガス濃度が所定の濃度とされたセレン化水素混合ガスが生成される。
その後、セレン化水素混合ガスがバッファータンク３３内で一時的に貯留される。そして、バッファータンク３３内の圧力が、設定した圧力の上限値に到達すると、自動弁１８，２８が閉状態となり、セレン化水素混合ガスの貯留が停止される。なお、上記サイクルを１バッチと称する。
また、本実施の形態では、消費先の一例として、太陽電池製造装置を例に挙げて説明したが、消費先は太陽電池製造装置に限定されず、他の装置であってもよい。
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
（配管内セレンの結晶堆積実験）
配管の内径の太さと結晶化したセレンに起因する閉塞との関係について、内径の異なる複数の配管を用いて、純度が１００％のセレン化水素ガスを該複数の配管に滞留させる実験を行った。配管内に滞留させた理由は、セレン化水素ガスの流れがある条件よりもセレンの結晶の堆積速度が速く、より厳しい環境での評価を行うためである。
このとき、純度が１００％のセレン化水素ガスの配管内の圧力を０．６ＭＰａとした。
配管の内径の太さと結晶化したセレンに起因する閉塞との関係について、内径の異なる複数の配管を用いて、純度が１００％のセレン化水素ガスを該複数の配管に滞留させる実験を行った。配管内に滞留させた理由は、セレン化水素ガスの流れがある条件よりもセレンの結晶の堆積速度が速く、より厳しい環境での評価を行うためである。
このとき、純度が１００％のセレン化水素ガスの配管内の圧力を０．６ＭＰａとした。
上記複数の配管として、内径が１０ｍｍの配管Ｐ１、内径が５ｍｍの配管Ｐ２、内径が２ｍｍの配管Ｐ３、内径が１ｍｍの配管Ｐ４、内径が０．５ｍｍの配管Ｐ５、内径が０．２ｍｍの配管Ｐ６、内径が０．１ｍｍの配管Ｐ７を用いた。
配管Ｐ１〜Ｐ７に、純度が１００％のセレン化水素ガスを３ヶ月間滞留させ、その後、配管Ｐ１〜Ｐ７の延在方向と直交する面方向において、配管Ｐ１〜Ｐ７を切断し、その後、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、結晶化したセレンが付着する前の各配管Ｐ１〜Ｐ７内の断面積Ｓ１と、各配管Ｐ１〜Ｐ７内に付着した結晶化したセレンの断面積Ｓ２とを求めた。
図３Ａは、配管内の断面積Ｓ１を説明するための配管の断面図である。図３Ｂは、図３Ａに示す配管内に堆積したセレンの結晶の断面積Ｓ２を説明するための配管及びセレンの結晶の断面図である。図３Ａ及び図３Ｂでは、一例として、配管Ｐ１を図示している。
また、図３Ａ及び図３Ｂは、配管Ｐ１の延在方向に対して直交する面で配管Ｐ１を切断した際の断面図を示している。
図３Ａにおいて、白い部分が断面積Ｓ１に相当し、図３Ｂにおいて、配管Ｐ１の内側に斜線で示した部分が断面積Ｓ２に相当している。
また、図３Ａ及び図３Ｂは、配管Ｐ１の延在方向に対して直交する面で配管Ｐ１を切断した際の断面図を示している。
図３Ａにおいて、白い部分が断面積Ｓ１に相当し、図３Ｂにおいて、配管Ｐ１の内側に斜線で示した部分が断面積Ｓ２に相当している。
その後、下記（１）式に、各配管Ｐ１〜Ｐ７に対応する断面積Ｓ１及びセレンの断面積Ｓ２を代入することで、単位時間あたりに配管内に結晶化するセレンの占有断面積の該配管の断面積に対する増加の割合である結晶占有率増加速度Xを求めた。この結果を図４に示す。
Ｘ＝（Ｓ２／Ｓ１） ・・・（１）
Ｘ＝（Ｓ２／Ｓ１） ・・・（１）
図４は、配管の内径r（横軸）と、結晶占有率増加速度Xの比（縦軸）との関係を示すグラフである。図４では、配管の内径ｒが１ｍｍのときの結晶占有率増加速度Ｘを基準値１として示す。
また、結晶占有率増加速度Ｘは、配管Ｐ１〜Ｐ７内の閉塞しやすさを示す指標である。結晶占有率増加速度Ｘの値が大きいと、配管内がより閉塞しやすく（言い換えれば、セレン化水素ガスの流量が所定の範囲内から外れやすく）、結晶占有率増加速度Ｘの値が小さいと、配管内は閉塞しにくい（言い換えれば、セレン化水素ガスの流量が所定の範囲内から外れにくい。）。
また、結晶占有率増加速度Ｘは、配管Ｐ１〜Ｐ７内の閉塞しやすさを示す指標である。結晶占有率増加速度Ｘの値が大きいと、配管内がより閉塞しやすく（言い換えれば、セレン化水素ガスの流量が所定の範囲内から外れやすく）、結晶占有率増加速度Ｘの値が小さいと、配管内は閉塞しにくい（言い換えれば、セレン化水素ガスの流量が所定の範囲内から外れにくい。）。
図４を参照するに、結晶占有率増加速度Ｘは、配管の内径にほぼ反比例の関係にあることが分かった。
つまり、配管の内径ｒが１ｍｍのときの結晶占有率増加速度Ｘを１とした場合、内径ｒが２ｍｍの配管における結晶占有率増加速度Ｘは約１/２、内径ｒが５ｍｍの配管における結晶占有率増加速度Ｘは約１/５、内径ｒが１０ｍｍの配管における結晶占有率増加速度Ｘは約１/１０であることが分かった。
つまり、配管の内径ｒが１ｍｍのときの結晶占有率増加速度Ｘを１とした場合、内径ｒが２ｍｍの配管における結晶占有率増加速度Ｘは約１/２、内径ｒが５ｍｍの配管における結晶占有率増加速度Ｘは約１/５、内径ｒが１０ｍｍの配管における結晶占有率増加速度Ｘは約１/１０であることが分かった。
また、配管の内径ｒが１ｍｍのときの結晶占有率増加速度Ｘを１とした場合、内径ｒが０．５ｍｍの配管における結晶占有率増加速度Ｘは２（配管の内径ｒが１ｍｍのときの約２倍）、内径ｒが０．２ｍｍの配管における結晶占有率増加速度Ｘは５（配管の内径ｒが１ｍｍのときの約５倍）、内径ｒが０．１ｍｍの配管における結晶占有率増加速度Ｘは１０（配管の内径ｒが１ｍｍのときの約１０倍）であることが分かった。
一方、セレンの結晶により、内径の異なる配管内が同じ割合（例えば、０．３％）で占有されるまでにかかる期間Ｔ（所定期間に相当する）は、配管の内径ｒが１ｍｍのときの期間Ｔを１とした場合、内径ｒが２ｍｍの配管の期間は２（配管の内径ｒが１ｍｍのときの期間Ｔの２倍）、内径ｒが５ｍｍの配管の期間は５（配管の内径ｒが１ｍｍのときの期間Ｔの５倍）、内径ｒが１０ｍｍの配管の期間は１０（配管の内径ｒが１ｍｍのときの期間Ｔの１０倍）であった。
また、セレンの結晶により、内径の異なる配管内が同じ割合（例えば、０．３％）で占有されるまでにかかる期間Ｔ（所定期間に相当する）は、配管の内径ｒが１ｍｍのときの期間Ｔを１とした場合、内径ｒが０．５ｍｍの配管の期間は１／２（配管の内径ｒが１ｍｍのときの期間Ｔの１／２倍）、内径ｒが０．２ｍｍの配管の期間は１／５（配管の内径ｒが１ｍｍのときの期間Ｔの１／５倍）、内径ｒが０．１ｍｍの配管の期間は１／１０（配管の内径ｒが１ｍｍのときの期間Ｔの１／１０倍）であった。
よって、所定期間Ｔ（月数）と配管内径ｒ（ｍｍ）との関係は、下記（２）式で表すように、ほぼ正比例の関係であることが分かった。なお、下記（２）式において、ａは比例定数である。
Ｔ＝ａ×ｒ ・・・（２）
Ｔ＝ａ×ｒ ・・・（２）
仮に、図６に示すセレン化水素混合ガス供給装置２２０において、流量制御部２２２に設けられたオリフィスの内径ｒが１ｍｍのときに、Ｔ＝３で配管内にセレンの結晶が上限の占有率（例えば、０．３０％）に達し、セレン化水素ガスの流量変動の許容限度（例えば、設定された流量に対して＋０．３０％）に達したとすると、上記（２）式から比例定数ａは３（ａ＝３/１＝３）と求められる。
つまり、所定期間Ｔ（月数）内において、セレン化水素ガスの流量変動が所定の範囲内となる配管の内径ｒ（ｍｍ）は、下記（３）式から求めることができる。
ｒ＝Ｔ／３ ・・・（３）
具体的には、例えば、Ｔ＝６を望む場合（言い換えれば、６ヶ月間、セレン化水素ガスの流量変動を所定の範囲内に収めたい場合）、ｒ＝２となるので、図２に示す第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内を流れるセレン化水素ガスの流量を、設定されたセレン化水素ガスの流量に対して＋０．３０％以内にする場合には、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の内径を２ｍｍよりも大きくする必要があることが分かった。
ｒ＝Ｔ／３ ・・・（３）
具体的には、例えば、Ｔ＝６を望む場合（言い換えれば、６ヶ月間、セレン化水素ガスの流量変動を所定の範囲内に収めたい場合）、ｒ＝２となるので、図２に示す第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内を流れるセレン化水素ガスの流量を、設定されたセレン化水素ガスの流量に対して＋０．３０％以内にする場合には、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の内径を２ｍｍよりも大きくする必要があることが分かった。
また、例えば、Ｔ＝１２を望む場合（言い換えれば、１２ヶ月間、セレン化水素ガスの流量変動を所定の範囲内に収めたい場合）、ｒ＝４となるので、図２に示す第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２内を流れるセレン化水素ガスの流量を、設定されたセレン化水素ガスの流量に対して＋０．３０％以内にする場合には、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の内径を４ｍｍよりも大きくする必要があることが分かった。
（実施例１〜３）
実施例１〜３では、図１に示すセレン化水素混合ガス供給装置１０の構成要素である流量測定器２６として、図２に示すコリオリ式流量計５０を用いて、設定値が１０．００％とされたセレン化水素ガスを含んだセレン化水素混合ガスをバッファータンク３３に供給した。
実施例１では、コリオリ式流量計５０を構成する第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２として、内径が２ｍｍのＳＵＳ製のチューブを用いた。
実施例２では、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２として内径が５ｍｍのＳＵＳ製のチューブを用い、実施例３では、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２として内径が１０ｍｍのＳＵＳ製のチューブを用いた。
すなわち、実施例１〜３は、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の内径の大きさの違うコリオリ式流量計５０を用いた点が異なる。
実施例１〜３では、図１に示すセレン化水素混合ガス供給装置１０の構成要素である流量測定器２６として、図２に示すコリオリ式流量計５０を用いて、設定値が１０．００％とされたセレン化水素ガスを含んだセレン化水素混合ガスをバッファータンク３３に供給した。
実施例１では、コリオリ式流量計５０を構成する第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２として、内径が２ｍｍのＳＵＳ製のチューブを用いた。
実施例２では、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２として内径が５ｍｍのＳＵＳ製のチューブを用い、実施例３では、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２として内径が１０ｍｍのＳＵＳ製のチューブを用いた。
すなわち、実施例１〜３は、第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２の内径の大きさの違うコリオリ式流量計５０を用いた点が異なる。
実施例１〜３では、表１（セレン化水素混合ガス供給装置の運転条件を示す表）に示す条件を用いて、バッチ方式により１か月間連続運転を行い、その後、ガス濃度分布計４４により、バッファータンク３３に貯留されたセレン化水素混合ガスに含まれるセレン化水素ガスの濃度を測定するという処理を５回実施した。この結果を表２に示す。
表２は、実施例１〜３及び比較例におけるセレン化水素ガスの濃度の測定結果、及びセレン化水素ガスの設定値の濃度と測定値の濃度との差を示す表である。
表２は、実施例１〜３及び比較例におけるセレン化水素ガスの濃度の測定結果、及びセレン化水素ガスの設定値の濃度と測定値の濃度との差を示す表である。
（比較例）
比較例では、セレン化水素混合ガス供給装置２２０を構成する流量制御部２２２として、内径が１ｍｍとされたオリフィスを含むものを用いた。
比較例では、図５に示す従来のセレン化水素混合ガス供給装置２２０を用いて、表１に示す条件で、実施例１〜３と同様な試験及び測定を行った。
つまり、表１に示す条件を用いて、バッチ方式により１か月間連続運転を行い、その後、ガス濃度分析計２１５により、バッファータンク２１１に貯留されたセレン化水素混合ガスに含まれるセレン化水素ガスの濃度を測定するという処理を５回実施した。この結果を表２に示す。
比較例では、セレン化水素混合ガス供給装置２２０を構成する流量制御部２２２として、内径が１ｍｍとされたオリフィスを含むものを用いた。
比較例では、図５に示す従来のセレン化水素混合ガス供給装置２２０を用いて、表１に示す条件で、実施例１〜３と同様な試験及び測定を行った。
つまり、表１に示す条件を用いて、バッチ方式により１か月間連続運転を行い、その後、ガス濃度分析計２１５により、バッファータンク２１１に貯留されたセレン化水素混合ガスに含まれるセレン化水素ガスの濃度を測定するという処理を５回実施した。この結果を表２に示す。
（実施例及び比較例の結果について）
表２を参照するに、従来のセレン化水素混合ガス供給装置２２０を用いた比較例（内径１ｍｍのオリフィスを使用）では、１回目の濃度差（＝セレン化水素ガスの設定値−セレン化水素ガスの測定値）が＋０．１０％、２回目の濃度差が＋０．１９％、３回目の濃度差が＋０．２９％、４回目の濃度差が＋０．４０％、５回目目の濃度差が＋０．５１％であった。
表２を参照するに、従来のセレン化水素混合ガス供給装置２２０を用いた比較例（内径１ｍｍのオリフィスを使用）では、１回目の濃度差（＝セレン化水素ガスの設定値−セレン化水素ガスの測定値）が＋０．１０％、２回目の濃度差が＋０．１９％、３回目の濃度差が＋０．２９％、４回目の濃度差が＋０．４０％、５回目目の濃度差が＋０．５１％であった。
これに対して、内径が２ｍｍの第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２を含むコリオリ式流量計５０を含むセレン化水素混合ガス供給装置１０を用いた実施例１では、１回目のセレン化水素ガスの濃度差（＝セレン化水素ガスの設定値−セレン化水素ガスの測定値）が＋０．０５％、２回目のセレン化水素ガスの濃度差が＋０．１１％、３回目のセレン化水素ガスの濃度差が＋０．１５％、４回目のセレン化水素ガスの濃度差が＋０．２１％、５回セット目のセレン化水素ガスの濃度差が＋０．２５％であり、比較例よりもセレン化水素ガスの濃度差が小さくなることが確認できた。
具体的には、実施例１では、セレン化水素ガスの濃度差（＝セレン化水素ガスの設定値−セレン化水素ガスの測定値）を比較例のセレン化水素ガスの濃度差の値の１／２程度に抑制可能なことが確認できた。
また、内径が５ｍｍの第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２を含むコリオリ式流量計５０を含むセレン化水素混合ガス供給装置１０を用いた実施例２では、１回目のセレン化水素ガスの濃度差が＋０．０２％、２回目のセレン化水素ガスの濃度差が＋０．０４％、３回目のセレン化水素ガスの濃度差が＋０．０６％、４回目のセレン化水素ガスの濃度差が＋０．０８％、５回目のセレン化水素ガスの濃度差が＋０．１０％であり、セレン化水素ガスのセレン化水素ガスの濃度差を比較例のセレン化水素ガスの値の１／５程度に抑制できることが確認できた。
また、内径が５ｍｍの第１及び第２のチューブ６３−１，６３−２を含むコリオリ式流量計５０を含むセレン化水素混合ガス供給装置１０を用いた実施例３では、１回目のセレン化水素ガスの濃度差が＋０．０１％、２回目のセレン化水素ガスの濃度差が＋０．０２％、３回目のセレン化水素ガスの濃度差が＋０．０３％、４回目のセレン化水素ガスの濃度差が＋０．０４％、５回目のセレン化水素ガスの濃度差が＋０．０５％であり、セレン化水素ガスの濃度差を比較例のセレン化水素ガスの値の１／１０程度に抑制できることが確認できた。
本発明は、所定期間（例えば、長期間）、セレン化水素ガスの濃度が安定したセレン化水素混合ガスを連続的に安定して供給可能なセレン化水素混合ガス供給装置に適用可能である。
１０…セレン化水素混合ガス供給装置、１２…ベースガス供給管、１４，２３，３７，４３，４５，４８…開閉バルブ、１５，２４…圧力調整器、１６…流量測定及び制御部、１７，２７…逆止弁、１８，２８…自動弁、２１…セレン化水素ガス供給管、２５…流量制御部、２６…流量測定器、３１…混合ガス生成管、３３…バッファータンク、３５…圧力測定用配管、３６…圧力計、４１…排気管、４４…ガス濃度分析計、４６…混合ガス供給管、５０…コリオリ式流量計、５１…ハウジング、５３…導入部、５４…導出部、５６…トランスミッター、５８…管状部材、５９−１…第１の固定用板材、５９−２…第２の固定用板材、６０…温度センサ、６１…振動発生部、６２−１…第１の電磁ピックオフ、６２−２…第２の電磁ピックオフ、６３−１…第１のチューブ、６３−２…第２のチューブ、Ｐ１…配管、Ｓ１，Ｓ２…断面積
Claims (5)
- 流量が制御されたベースガスを供給するベースガス供給管と、
セレン化水素ガスを供給するセレン化水素ガス供給管と、
前記セレン化水素ガス供給管に設けられ、該セレン化水素ガス供給管を流れる前記セレン化水素ガスの流量を測定する流量測定器と、
前記セレン化水素ガス供給管に設けられ、前記流量測定器が測定する前記セレン化水素ガスの流量に基づいて、前記セレン化水素ガスの流量が所定の流量となるように流量を制御する流量制御部と、
前記ベースガス供給管及び前記セレン化水素ガス供給管と接続され、前記ベースガスと前記セレン化水素ガスとを混合させることで、該セレン化水素ガスの濃度が所定の濃度とされたセレン化水素混合ガスを生成する混合ガス生成管と、
を有し、
前記流量測定器は、一端が該流量測定器の上流側に位置する前記セレン化水素ガス供給管と接続され、他端が該流量測定器の下流側に位置する前記セレン化水素ガス供給管と接続される管状部材を含み、
前記管状部材が、該管状部材の延在方向に対して直交する面方向における該管状部材内の断面積、及び単位時間あたりに該管状部材内に結晶化するセレンの前記面方向における占有断面積に基づいて算出される結晶占有率増加速度を用いて、所定期間において、該管状部材内を流れる前記セレン化水素ガスの流量の変動が所定の範囲内となるように設定された内径であることを特徴とするセレン化水素混合ガス供給装置。 - 前記流量測定器は、前記管状部材を振動させる振動発生部を有することを特徴とする請求項１記載のセレン化水素混合ガス供給装置。
- 前記流量制御部は、コントロール弁であることを特徴とする請求項１または２記載のセレン化水素混合ガス供給装置。
- 前記ベースガス供給管に設けられ、該ベースガス供給管を流れる前記ベースガスの流量を測定すると共に、該ベースガスの流量が所定の流量となるように制御する流量測定及び制御部を有することを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか１項記載のセレン化水素混合ガス供給装置。
- 前記混合ガス生成管と接続され、前記セレン化水素混合ガスが貯留されるバッファータンクと、
前記バッファータンクと接続され、消費先に前記セレン化水素混合ガスを供給する混合ガス供給管と、
を有することを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項記載のセレン化水素混合ガス供給装置。
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