JPH0599867A - 漏洩ガス検知方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体製造工場等の監視区域に設けた複数の
ガスセンサからのアナログ信号を選択して表示する漏洩
ガス検知方法及び装置において、ガスセンサの交換を容
易に、かつ経済的に行えるようにし、信頼性を向上させ
る。 【構成】 漏洩ガス検知装置は、監視区域に設けた複数
のガスセンサ１ａ，１ｂ，１ｃと、各ガスセンサからの
アナログ信号を択一に選択して読取るマルチプレクサ１
０と、該アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変
換器１１と、前記各ガスセンサに対応する補正係数を保
存しているメモリ１３と、前記ＡＤ変換器１１からのデ
ジタル信号を、前記メモリ１３から読取った補正係数に
基づいて直線化処理するＭＰＵ１２と、該ＭＰＵ１２に
より直線化処理されたデジタル信号に基づいて漏洩ガス
濃度を表示するモニタ７とから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工場等の監
視区域に設けた複数のガスセンサを用いて該工場内の漏
洩ガスを検知する方法及び装置に関し、詳しくは、前記
複数のガスセンサからのアナログ信号を順次に、又は適
宜に選択してガス濃度を表示し、さらには、表示された
信号に基づいて警報を発し、必要に応じてインターロッ
ク処理を行う漏洩ガス検知方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工場等では、種々の特殊ガス
を用いているが、これらのガスは、有毒もしくは燃焼性
のものが多いので、工場内に複数のガスセンサを設け
て、万一、これらのガスが漏洩した際には，迅速に避難
したり，消火できるようにして作業者の安全を確保して
いる。

【０００３】図５は、従来の漏洩ガス警報装置の一例を
示すもので、図中、１ａ，１ｂ，１ｃは，それぞれ工場
内の所定の監視区域に設けられた漏洩ガス検知用のガス
センサを表している。図では３個のガスセンサを例示し
ているが実際には、数十〜数百のガスセンサ設けられる
こともある。

【０００４】各ガスセンサ１ａ，１ｂ，１ｃの出力（ア
ナログの電圧信号）は，電送途中での減衰を防止するた
め、各々に接続された変換器２ａ，２ｂ，２ｃによって
所定の電流信号、例えば４〜２０ｍＡの直流信号に変換
された後、中央監視室に設けられたリニヤライザ３ａ，
３ｂ，３ｃに導入されてリニヤライズ（直線化処理）さ
れる。なお、図中左側のＬで示す部分は監視区域、右側
のＣＰは中央監視室を意味する。

【０００５】リニヤライザ３ａ，３ｂ，３ｃからの出力
は、各指示計４ａ，４ｂ，４ｃに導入されて濃度表示さ
れ、また、各指示計４ａ，４ｂ，４ｃからの出力はマル
チプレクサ５に導入され、一つが選択されてアナログデ
ジタル変換器（ＡＤ変換器）６でデジタル信号に変換さ
れてモニタ７に導入される。モニタ７では、漏洩ガスの
濃度が表示され、漏洩ガスの濃度が所定以上に達すると
警報を発するように構成されている。図では、ガスセン
サ１ａの信号がマルチプレクサ５で選択されてモニタ７
に出力され、濃度表示されている状態を示している。

【０００６】前記マルチプレクサ５は、中央処理装置Ｍ
ＰＵ（マイクロプロセッサーユニット）からの指令に基
づいて複数の入力信号の中から一つを選択してＡＤ変換
器６に出力するもので、この場合、ＭＰＵに「順次選
択」を指示すればマルチプレクサ５への入力信号が順次
選択されてＡＤ変換器６に出力され、また、押しボタン
等による「指定選択」を指示すればマルチプレクサ５へ
の入力信号の内、指定されたものがＡＤ変換器６に出力
され濃度表示される。

【０００７】このように、各ガスセンサからの信号は適
宜切換えられてモニタ７に表示されるが、これは、実際
に設けられるガスセンサの数が前記のように多数であ
り、個々に監視するのは大変なので、前記のようにモニ
タに表示して集中監視するためである。このように、各
ガスセンサからの信号は、最終的にデジタル信号に変換
された後、モニタ７に表示される。

【０００８】次に、上記装置では、各ガスセンサからの
信号をリニヤライズしているが、これは、ガスセンサー
自体の出力信号がリニヤ（直線的）ではないため、これ
をリニヤライズすることによって、その後の取扱いを容
易にするためである。即ち、ガスセンサの出力特性がど
のようなものであっても、常にガス濃度と出力信号とが
正比例するようになっていれば、モニタに濃度を表示す
る際にリニヤに表示でき、これによって、例えば、漏洩
ガス濃度を示す指針が濃度表示板（これ自体もモニタに
表示される）の半分の位置を示していれば漏洩ガスの濃
度は、濃度表示板のフルスケールの半分の濃度であるこ
とが直感的に判断でき、また、警報濃度の設定位置を常
に一定にできるからである。このため、リニヤライザ
は、各ガスセンサ毎に対応して設け、また、リニヤな出
力が得られるようにあらかじめ調整して設けている。

【０００９】以上のように、漏洩ガス検知方法では、ガ
スセンサの出力信号を全てリニヤライズして用いている
が、従来方法では、各ガスセンサに対応して設けたそれ
ぞれのリニヤライザによって、ガスセンサからのアナロ
グ信号を、アナログ信号のままリニヤライズしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
製造工場で使用するガスは、特殊なものが多く、このた
めのガスセンサも、多品種で個別生産となっているのが
実情である。このため、同一のガスを検知するための同
一仕様のガスセンサを製造しても、出力特性は類似する
が、具体的な出力信号の値は、個々のガスセンサ毎に異
なっている。このため、個々のガスセンサの出力をリニ
ヤにするためのリニヤライザも個々のガスセンサ毎に用
意する必要があり、故障，寿命等でガスセンサを交換す
る際には、リニヤライザも同時に交換しなけらばならな
かった。

【００１１】もし、ガスセンサだけを交換してリニヤラ
イザを交換しない場合には、ガスセンサからの信号をリ
ニヤなデータにすることができず、モニタに正確な漏洩
ガス濃度を表示できないだけでなく、警報濃度を超えて
いるのに警報が出ないというような危険な状態が発生す
るおそれがある。

【００１２】このように、従来の漏洩ガス検知方法で
は、ガスセンサからのアナログ信号を、アナログ信号の
ままリニヤライズしていたので、寿命、故障等でガスセ
ンサを交換するときには、リニヤライザも併せて交換す
る必要があり、経済性が悪かった。また、リニヤライザ
が指示計に内蔵されているものが多く用いられている
が、この場合は、指示計ごと交換する必要があり、より
経済性が悪化する。

【００１３】なお、出力を調整できるリニヤライザも提
案されているが、アナログ信号のままリニヤライズする
ものであるため、その調整作業に相当の熟練を要すると
ともに、調整作業に時間がかかり、著しく作業性が悪い
ものであった。

【００１４】本発明は、上記不都合を解決することを目
的とするもので、簡単な操作で交換後のガスセンサの出
力信号に応じたリニヤライズを行うことができる漏洩ガ
ス検知方法及び装置を提供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、監視区
域に設けた複数のガスセンサからのアナログ信号を択一
に選択してデジタル信号に変換し、該デジタル信号を、
選択されたガスセンサ及びそのデジタル信号の大きさに
対応して設定した補正係数で直線化処理し、直線化処理
後のデータに基づいて漏洩ガスの検知を行うことを特徴
とする漏洩ガス検知方法を提供するとともに、監視区域
に設けた複数のガスセンサと、各ガスセンサからのアナ
ログ信号を択一に選択するマルチプレクサと、該マルチ
プレクサからのアナログ信号をデジタル信号に変換する
ＡＤ変換器と、前記各ガスセンサに対応する補正係数を
保存している記憶手段と、前記ＡＤ変換器からのデジタ
ル信号を、前記記憶手段から読取った補正係数に基づい
て直線化処理する演算手段と、該演算手段により直線化
処理されたデジタル信号に基づいて漏洩ガス濃度を表示
する表示器とを備えていることを特徴とする漏洩ガス検
知装置を提供するものである。

【００１６】

【作 用】上記構成によれば、ガスセンサからのアナロ
グ信号は、まずデジタル信号に変換され、該デジタル信
号が、あらかじめ設定されている記憶手段内の補正係数
に基づいて直線化処理、即ちリニヤライズされるので、
ガスセンサを交換する場合には、あらかじめ試験等によ
り該ガスセンサの補正係数を求め、該補正係数を記憶手
段に保存してリニヤライズの際に用いるようにすれば、
ガスセンサからの信号を確実にリニヤなデータに変換で
き、正確なガス濃度をモニタ等の表示器に表示すること
ができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を、図面に示す一実施例に基づ
いて、さらに詳細に説明する。

【００１８】図１は本発明の漏洩ガス警報装置の一実施
例を示す回路図、図２は本発明方法を説明するためのブ
ロック図、図３はガスセンサの出力信号の一例を示す出
力特性図、図４は補正データを選択する手順を示すフロ
ーチャートである。

【００１９】まず図１において、漏洩ガス警報装置は、
前記従来例と同様に、工場内の所定の監視区域にそれぞ
れ設けられた複数の漏洩ガス検知用のガスセンサ１ａ，
１ｂ，１ｃと、各ガスセンサ１ａ，１ｂ，１ｃの電圧信
号（アナログ信号）出力を、例えば４〜２０ｍＡの電流
信号に変換する変換器２ａ，２ｂ，２ｃと、該変換器２
ａ，２ｂ，２ｃからの電流信号（アナログ信号）を択一
に選択するマルチプレクサ１０と、該マルチプレクサ１
０で取り出された電流信号をデジタル信号に変換するＡ
Ｄ変換器１１と、前記マルチプレクサ１０への選択指令
手段，リニヤライズのための補正係数の読取り手段，リ
ニヤライズを行う演算手段等を含む中央処理装置ＭＰＵ
（マイクロプロセッサーユニット）１２と、各ガスセン
サ１ａ，１ｂ，１ｃに対応する補正係数を保存している
記憶手段であるメモリ１３と、ＭＰＵ１２でリニヤライ
ズされたデジタル信号に基づいて漏洩ガス濃度を表示す
る表示器であるモニタ７とにより構成されている。

【００２０】上記装置は、図２に示すような作動で漏洩
ガス濃度をモニタ７に表示する。以下、ガスセンサ１
ａ，１ｂ，１ｃに、隔膜イオン電極式センサを用いた場
合について説明する。この隔膜イオン電極式センサは、
アンモニア，トリメチルアミン，シアン化水素等の検知
に用いられるもので、この隔膜イオン電極式センサにお
けるガス濃度[ppm] に対する出力電圧[mV]は、図３の実
線に示すように曲線（ノンリニヤ）であり、本実施例装
置によって鎖線で示す直線（リニヤ）に変換されるもの
である。

【００２１】まず、ＭＰＵ１２は、マルチプレクサ１０
に、読取るべきガスセンサの番号を指令する（Ｓ１）と
ともに、この番号のガスセンサに対応する補正データ群
をメモリ１３の中から読出してＭＰＵ１２内のメインメ
モリに保存する（Ｓ２）。

【００２２】マルチプレクサ１０は、ＭＰＵ１２からの
指令によって、例えばガスセンサ１ａ，変換器２ａから
のアナログ信号を択一に選択してＡＤ変換器１１に導入
する。上記アナログ信号は、ガス濃度に応じてガスセン
サ１ａから、前記図３に示すように出力された信号を、
変換器２ａで、例えば図３の右側に示した電流目盛りの
ように、４〜２０ｍＡの電流信号に変換されたものであ
る。この電流信号は、電圧信号に比例して変換されるの
で、電流信号とガス濃度との関係はノンリニヤのままで
ある。

【００２３】上記変換器２ａからの電流信号は、マルチ
プレクサ１０で選択されてＡＤ変換器１１に導入され、
デジタル信号（デジタルデータ）に変換される（Ｓ
３）。デジタルデータへの変換は、例えば図３右側の目
盛りに示すように、１０２４諧調に変換され、電流信号
が４ｍＡ（最低）のときはデジタルデータは０、電流信
号が２０ｍＡ（最大）のときはデジタルデータは１０２
４に変換される。なお、電流信号からデジタルデータへ
の変換は比例して行われるので、得られるデジタルデー
タはノンリニヤなままのデータである。

【００２４】次いで、ＭＰＵ１２は、ＡＤ変換器１１か
らのデジタルデータを受けて、前記メインメモリに保存
した補正データ群の中から該デジタルデータに応じた補
正データを読み込む（Ｓ４）。

【００２５】ここで、上記補正データ群は、各ガスセン
サ１ａ，１ｂ，１ｃの出力をリニヤライズするための複
数の補正データからなるもので、前記メモリ１３には、
各ガスセンサ１ａ，１ｂ，１ｃの出力をリニヤライズす
るための補正データ群が予め保存されている。表１は、
この補正データ群の一例を示すもので、前記図３に示す
ような１０２４諧調の曲線で得られるデジタルデータの
大きさに応じて、１２８諧調の大きさ毎に８個のレンジ
に分けて補正データを設定している。なお、表１におい
ては、ガスセンサＡ（１ａ）の補正データのみを記載
し、他は省略してある。

【００２６】

【表１】

【００２７】ＭＰＵ１２は、例えば図４に示すフローチ
ャートのように作動して上記補正データ群の８個の補正
データの中から、前記デジタルデータの大きさに応じた
補正データを読込む。なお、図では、中間段階を省略し
て示している。

【００２８】即ち、得られたデジタルデータＤが０以上
１２８未満の場合には、０≦Ｄ＜１２８のレンジに相当
する補正データをメインメモリから読込み、デジタルデ
ータＤが１２８以上２５６未満の場合には、Ｄ＜２５６
のレンジに相当する補正データをメインメモリから読込
む。以下同様に、デジタルデータの大きさＤと補正デー
タのレンジとを比較しながら対応した補正データを読取
り、リニヤライズ用の補正データを演算用データとして
取込む。例えば、ＡＤ変換器１１から出力されたノンリ
ニヤなデジタルデータが８００だった場合、ＭＰＵ１２
は、表１からデジタルデータが８００だった場合の補正
データ、即ち、Ｄ＜８９６のときの補正データ、０．９
１を選択して読込み、演算用の補正データとする。

【００２９】上記補正データのメモリ１３への保存方法
は、あらかじめ適宜な手段で求めた補正データが記載さ
れた書類を見ながらキーボードで入力しても良いし、補
正データがフロッピーディスク等に保存してある場合な
らば、そのままメモリに記憶させることもできる。この
場合、ガスセンサを交換したことにより、新たな補正デ
ータを保存するときには、旧ガスセンサ用の補正データ
を、新たなガスセンサ用の補正データに更新すれば良い
ので、メモリ１３の容量を増やす必要はない。なお、リ
ニヤライズするための作業自体は、従来方法も本発明方
法も行うものである。即ち、従来方法では、ガスセンサ
の出力特性に合わせてリニヤライザの出力特性を調整す
るのに対し、本発明方法では、ガスセンサの出力特性に
合わせてリニヤライズ用補正データを前記メモリ１３に
保存する。この際、前記のように、リニヤライザの調整
は、アナログ調整なので熟練を要するのに対し、メモリ
１３への保存はキーボード等からの数値の入力でよいか
ら誰でも容易に行える。

【００３０】次いで、ＭＰＵ１２は、ＡＤ変換器１１か
ら出力されたデジタルデータに上記演算用の補正データ
を乗算してリニヤライズを行う（Ｓ５）。例えば、前記
のようにデジタルデータが８００の場合には、補正デー
タ０．９１を乗じてリニヤライズされたデジタルデータ
７２８を得る。

【００３１】そして、ＭＰＵ１２は、このようにしてリ
ニヤライズしたデジタル信号をモニタ７に出力し（Ｓ
６）、モニタ７は、ガスセンサ１ａで検知された漏洩ガ
スの濃度を画面上に表示するとともに、漏洩ガス濃度が
所定の濃度以上の場合には、警報を画面上に表示した
り、警報音を発する。

【００３２】次いで、ＭＰＵ１２は、マルチプレクサ１
０に他のガスセンサの信号を読取る指示を与え（Ｓ
７）、前記同様にして、例えばガスセンサ１ｂからの出
力信号をリニヤなデジタルデータに変換してモニタ７に
出力する。

【００３３】なお、マルチプレクサ１０では、順次に信
号を取出す他、ＭＰＵ１２からの指令に基づいて、任意
の順序でガスセンサからの出力を選択してＡＤ変換器１
１に導入することもできる。

【００３４】また、上記補正方法は、所定のレンジ巾で
補正データを決めておく方法であるが、この場合、レン
ジ巾が狭いほど、より正確にリニヤにすることができ
る。レンジ巾を決めて補正データを保存する他、ガスセ
ンサの出力を関数の形にするとともに、これに基づいて
補正データも関数の形にし、ガスセンサからの値を補正
データの関数に代入して補正データを決めるようにして
も良い。また、リニヤライズの演算は、ガスセンサの出
力に補正データを乗算させたが、補正データを加減する
ことによっても可能である。

【００３５】なお、図２の処理動作では、ＭＰＵ１２が
マルチプレクサ１０へガスセンサ選択指令を出した後、
選択したガスセンサの補正データ群をメインメモリから
読み込んでリニヤライズしているが、ガスセンサ選択指
令を出した後、選択したガスセンサのデジタルデータの
大きさに応じて、直接にメモリ１３から対応する補正デ
ータを読み込んでリニヤライズすることもでき、この場
合にはメインメモリへの読み込みを省略することができ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ガスセ
ンサのリニヤライズを、デジタル的に行うので、センサ
の交換時には、新規のガスセンサの出力特性に応じた補
正データをメモリに保存しておくだけでガスセンサの出
力をリニヤライズすることができる。

【００３７】従って、ガスセンサを交換した際は、単に
このガスセンサに対応する補正データをメモリに保存す
るだけでよいので、アナログ処理のときのような熟練が
不要であり、漏洩ガス警報装置の経済性と信頼性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の漏洩ガス警報装置の一実施例を示す
回路図である。

【図２】 本発明方法を説明するためのブロック図であ
る。

【図３】 ガスセンサの出力信号の一例を示す出力特性
図である。

【図４】 補正データを選択する手順を示すフローチャ
ートである。

【図５】 従来の漏洩ガス警報装置の一例を示す回路図
である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ…ガスセンサ 変換器…２ａ，２
ｂ，２ｃ ７…モニタ １０…マルチプレクサ １１…ＡＤ変換器 １２…
中央処理装置ＭＰＵ １３…メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森谷 誠 神奈川県川崎市幸区塚越４−320 日本酸 素株式会社内 (72)発明者 金子 秀雪 神奈川県川崎市幸区塚越４−320 日本酸 素株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 監視区域に設けた複数のガスセンサから
   のアナログ信号を択一に選択してデジタル信号に変換
   し、該デジタル信号を、選択されたガスセンサ及びその
   デジタル信号の大きさに対応して設定した補正係数で直
   線化処理し、直線化処理後のデータに基づいて漏洩ガス
   の検知を行うことを特徴とする漏洩ガス検知方法。
2. 【請求項２】 監視区域に設けた複数のガスセンサと、
   各ガスセンサからのアナログ信号を択一に選択するマル
   チプレクサと、該マルチプレクサからのアナログ出力信
   号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、前記各ガス
   センサに対応する補正係数を保存している記憶手段と、
   前記ＡＤ変換器からのデジタル信号を、前記記憶手段か
   ら読取った補正係数に基づいて直線化処理する演算手段
   と、該演算手段により直線化処理されたデジタル信号に
   基づいて漏洩ガス濃度を表示する表示器とを備えている
   ことを特徴とする漏洩ガス検知装置。