JPH0644319B2 - クリ−ンル−ムにおける防災用多段階警報設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、可燃性ガスを使用して半導体等を製造する
半導体製造工場のクリーンルームにおける、防災用警報
設備に関するものである。

「従来の技術」 クリーンルームは、周知のとおり、大気中の浮遊塵、ま
たは室内発生塵などが可及的速やかに除去され、常にそ
の領域の空気が高度な清浄状態に保たれるようにした室
のことであり、無塵室とも言われている。このようなク
リーンルームのうち、特に半導体の製造を目的としたク
リーンルーム内では、半導体を製造する過程で必要不可
欠なシラン(SiH₄)ガスを使用するが、このシランガスは
強燃性および自然発火性を有するため、ガス漏れ等に対
する警報設備が是非とも必要である。

従来より、この防災警報設備としては、低電位電解式の
センサにより漏洩したシランガスを検知できるような装
置をこのシランガスを使用する機器類の近辺に配置した
ものがあった。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、上記従来の、単にガス漏れ検知器をシラ
ンガスを使用する機器類の周辺に配した防災警報設備に
おいては、このガス漏れ検知器の故障という万一の場合
に備えてのバックアップがなされない他、室内の清浄性
を保つために頻繁で室内流速の速い換気のために漏洩ガ
スがある程度の濃度に達しないとこのガスが感知され
ず、信頼性に劣るという問題点があった。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、検知す
べき警戒範囲を異にすることにより検知を確実に、しか
も災害（事故）の拡大範囲（規模）をも把握できるよう
にした、災害に対する信頼性の高いクリーンルームにお
ける防災用警報設備を提供することをその目的としてい
る。

「問題点を解決するための手段」 そこで本発明は上記目的を達成するために、可燃性ガス
を使用して半導体等を製造する半導体製造工場のクリー
ンルームにおける防災用警報設備を、火災発生の第１段
階として前記可燃性ガスの配管近傍における漏洩した可
燃性ガスの燃焼による温度変化を検知し、かつ前記可燃
性ガスの配管に設けられたガス漏れセンサと、火災発生
の第２段階として排気ダクトに流入する漏洩ガスの燃焼
によって生ずる燃焼生成物である微粒子を検知し、かつ
前記排気ダクトに設けられたダクト用微粒子検知装置
と、火災発生の第３段階として引火した漏洩ガスによる
前記クリーンルーム内の延焼を煙もしくは温度の上昇に
より検知し、かつ前記クリーンルーム内の天井に設けら
れた室内センサとを備えたものとし、前記ガス漏れセン
サを、互いに接続される配管のそれぞれに取付けられ
て、それぞれの配管の表面およびそれらの周囲の熱を伝
達する一対の熱伝導部と、これら一対の熱伝達部にそれ
ぞれ接続されて該熱伝導部によって伝達された熱を検知
する一対の温度センサと、これら温度センサに接続され
て該温度センサからの検知信号を比較演算する比較演算
回路とから構成したものである。

「作用」 本発明によれば、第１にガス設備機器の接合部等で生ず
る漏洩した可燃性ガスの燃焼による温度変化を検知して
警報し、第２に室内部分の空気を還気（排気）するダク
ト部分で漏洩ガスの燃焼によって生ずる燃焼生成物を検
知して警報し、第３に漏洩ガスの燃焼による室内部分お
よび設備機器への延焼を検知して警報する、というよう
に災害の危険拡大規模に応じて段階的に警報を発するこ
とができる。

また、配管の接続部から可燃性ガスが漏洩し、発火し燃
焼すると、これによる熱が前記ガス漏れセンサを構成す
る一対の熱伝導部を介してそれぞれ温度センサに伝達さ
れる。そして、これら温度センサおよび比較演算回路か
らの検知信号によりガス漏れによる燃焼を検知する。つ
まり、漏洩ガスの燃焼により配管接続部およびその近傍
の温度変化が高くなり、または接続された配管相互間お
よび配管近傍相互間で温度差が生じた際に、それを検知
するのである。

「実施例」 以下、第１図ないし第３図を参照しながら本発明の実施
例を説明する。

第１図において、全体として符号１で示すものは半導体
を製造するためのクリーンルームである。クリーンルー
ム１の上部には浄化されて極めて清浄なる空気を室内２
に供給するための空気供給口３が設けられる一方、床面
４の下部には室内の空気を排気するための排気ダクト５
が設けられ、さらに床面４がグレーチング等の有孔板で
構成されることにより、常に清浄な空気が室内２を換気
できるようになっている。また、クリーンルーム１の内
部には半導体製造装置６が設置され、かつこの半導体製
造装置６には半導体の製造する際に使用されるシランガ
スがボンベ７より配管８を介して供給されるようになっ
ている。

そして、前記配管８の接続部にはシランガスの漏洩を感
知するガス漏れセンサ９が付設されている。このガス漏
れセンサ９として、本実施例では第２図に示すようなも
のの使用を提案している。これは、２個の温度センサ
（温度検知素子）１２および比較演算回路１３が内臓さ
れたガス漏れセンサ本体９ａと、前記温度センサ１２に
連設してセンサ本体９ａから外方に延出されて設けられ
た銅などの熱良伝導体よりなる熱伝導部１４とで概略構
成されたもので、熱伝導部１４の先端が、前記配管８の
外形に対応したクランプ状に形成されることで、熱伝導
部１４が配管８の表面に接触した状態に取り付けられる
ようになっているものである。比較演算回路１３は、前
記２個の温度センサ１２からの検知信号を比較演算する
もので、温度センサ１２の検知信号および比較演算回路
１３からの比較信号は、ケーブル１５ａを介して図示し
ない警報盤に各々供給されており、配管８自体および配
管８の周囲の温度変化を２点の測定点において監視し、
これら測定点での温度変化ないしは測定点間の温度差、
およびこれらの経時的変化と基準値との差により配管８
からのガス漏れを検知できるものである。警報盤は、検
知信号および比較信号に基づいて警報を発するものであ
る。

また、前記排気ダクト５にはダトク用微粒子検知装置１
０が取り付けられている。ダクト用微粒子検知装置１０
として、本実施例では第３図に示すようなものの使用を
提案している。これは、排気ダクト５内にその一部とし
て嵌め込まれるダクトユニット１６と、このダクトユニ
ット１６内に配設された少なくとも１本の導管１７と、
排気ダクト５内を流れる気流中の微粒子を検知するため
に前記導管１７に接続配管１８を介して連通されると共
にダクトユニット１６の外側に固定された微粒子検知器
１９と、前記微粒子を導管１７から検知器１９まで吸引
するポンプ２０とを具備してなるものである。微粒子検
知器１９の信号はケーブル１５ｂを介して図示しない前
記制御盤に導かれる。

さらに、クリーンルーム１の室内２の天井には、室内セ
ンサ１１が付設されている。この室内センサ１１として
は、一般にコンクリート構造共同建造物等の室内天井に
付設されている温度検知機あるいは煙検知機に等しいも
のである。この室内センサ１１による検知信号もケーブ
ルを介して前記制御盤に導かれている。

次に、このように構成された防災用警報設備の作用につ
いて説明する。

平常時、すなわちシランガスの配管８からガスが漏洩し
ていない状態では、配管８の表面温度は室温とほぼ同一
であると考えられ、前記２つの温度センサ１２相互間、
およびこれら２つの温度センサ１２のそれぞれが検知す
る温度と平常状態を記憶されたデータとの間に差が生じ
ないから、前記警報盤からは何等の警報も発せられな
い。

配管８の継手部等からシランガスが漏洩し、この漏洩ガ
スが自然発火し燃焼すると、これによる熱が空気や配管
８により伝達されて周囲に広がる。そこで、熱伝導部１
４を介して熱は温度センサ１２に伝達され、これら温度
センサ１２および前記比較演算回路１３からの検知信号
より前記熱伝導部１４の近辺にてガス漏れが生じたこと
を検知し警報ブザーを鳴らし警報ランプを点灯してガス
漏れ発生を知らせる。

さて、もし、ガス漏れ箇所の関係、または空気流速の速
い室内換気の影響、あるいはガス漏れセンサ９の異常等
により、シランガスの漏洩が前記ガス漏れセンサ９によ
り検知されなかった場合を考えてみる。既に述べたよう
に、クリーンルームにおいては、室内の空気を常に清浄
化する目的で、絶えず多量の清浄空気を空気供給口３か
ら室内に供給すると同時に、室内の空気を排気ダクト５
より排出している。そのため、または漏洩したシランガ
スの自然燃焼により生成された燃焼生成物、すなわちシ
リカ(SiO₂)の煙粒子等は必然的に排気ダクト５に達する
ことになる。ところでこの排気ダクト５には、上記した
とおりダクト用微粒子検知装置１０が設けられているか
ら、シリカの微粒子はこのダクト用微粒子検知装置１０
の微粒子検知器１９により検知され、この検知信号がケ
ーブル１５ｂにより制御盤に伝達され警報が発せられ
る。しかも、クリーンルームにおいては換気サイクルが
短く、室内２における空気の移動が速いために、シリカ
の微粒子は短時間のうちに排気ダクト５に到達するの
で、たとえガス漏れセンサ９による検知がなされない場
合でも、事故情況の初期の段階で警報を発せられる。

そして、もし、シランガスの燃焼による室内部分、ある
いは各種設備等への延焼、いわゆる火災が生じた時に
は、これによる煙または温度上昇を室内２の天井に付設
された前記室内センサ１１が検知して警報盤に検知信号
を伝達するのである。

以上の構成よりなる防災用多段階警報設備によれば、第
１にガス設備機器の接合部等で生ずる漏洩した可燃性ガ
スの燃焼による温度変化を検知して警報し、第２に室内
部分の空気を還気（排気）するダクト部分で漏洩ガスの
燃焼によって生ずる燃焼生成物を検知して警報し、第３
に漏洩ガスの燃焼による室内部分および設備機器への延
焼を検知して警報するというように、他のセンサに対す
るバックアップがなされ、防災用警報設備としての信頼
性の向上が図れるばかりでなく、たとえばこれら３箇所
のセンサによる警報をそれぞれ区別することにより、災
害の危険拡大規模の把握も可能となる。さらには、これ
を利用して、たとえば前記配管８に前記警報盤の信号に
従って自動的にシランガスの供給を遮断する遮断装置
を、また、前記ダクト用微粒子検知装置１０には同じく
ダクト５を自動的に遮断する開閉ダンパ等を設けるなど
して、ガス漏れセンサ９が異常を検知した時にはガスの
供給を自動的に遮断し、また前記ダクト用微粒子検知装
置１０が異常を検知した時点では前記排気ダクト５を塞
ぎ、さらに前記室内センサ１２が異常を感知した時には
消火用のスプリンクラーを作動させるといったような、
災害規模の拡大に応じ、それに対応した処置を自動的に
講ずるといった働きを持たせることも可能である。

なお、本発明では、排気ダクトに設置されるダクト用微
粒子検知装置１０として、上記説明のものに限定され
ず、たとえば、本出願人等が既に提案している、発光体
と平常時にはこの発光体の光を受けない受光体とを有し
て、これらの間に微粒子が飛び込むとこれら微粒子の乱
反射により受光体が微粒子の存在を感知して検知信号を
発する、というようなものであってもよい。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、以下のような優
れた効果を奏することができる。

第１に、室内の清浄性を保つために頻繁で室内流速の速
い換気を行うクリーンルーム内において、可燃性ガスの
配管に漏洩ガスの燃焼による温度変化を検知するガス漏
れセンサを設け、排気ダクトに漏洩ガスの燃焼によって
生じる燃焼生成物を検知するダクト用微粒子検知装置を
設け、天井に煙もしくは室温の上昇を検知する室内セン
サを設けたことで、強い換気が行われているときには、
漏洩ガスの燃焼生成物や燃焼による熱気が強い換気によ
り流されてしまい前記ガス漏れセンサや室内センサによ
る検知が遅れる可能性があるが、前記漏洩ガスの燃焼生
成物は、排気ダクトに集中することになり、ダクト用微
粒子検知装置によりすばやく検知することができる。

また、弱い換気のときもしくは換気が中断しているとき
には、排気ダクトに前記漏洩ガスの燃焼生成物がすぐに
流入することがなく、ダクト用微粒子検知装置による検
知が遅れる可能性があるが、前記ガス漏れセンサによ
り、火災の発生をすばやく検知することができ、最終的
に室内センサにより可燃性ガスからの延焼を検知するこ
とができる。

すなわち、本発明によれば、クリーンルームの適切な複
数箇所に、その場所にあった検知装置をそれぞれ設ける
ことで、検知装置同士が互いにバックアップをとること
が可能となり、クリーンルーム内の強い換気の有無にか
かわらずに、確実かつ早期に火災発生を検知することが
でき、防災用警報設備としての信頼性の向上を図ること
ができる。

第２に、可燃性ガスを用いるクリーンルームにおける火
災発生の時間的経過を考えた場合に、火災の発生を、配
管から可燃性ガスが漏洩し、配管近傍において漏洩ガス
が引火する第一段階と、漏洩ガスの燃焼物が排気ダクト
へ流入する第二段階と、引火した漏洩ガスからクリーン
ルーム内の設備機器等へ延焼する第三段階との三段階に
分けることができ、本願発明においては、配管に設けら
れたガス漏れセンサが、火災発生の第一段階を検知し、
排気ダクトに設けられたダクト用微粒子検知装置が火災
発生の第二段階を検知し、天井に設けられた室内センサ
が火災発生の第三段階を検知することになり、どの検知
装置が作動しているかにより、火災発生がどの段階まで
進んでいるかを知ることができる。

すなわち、火災発生の第一段階では、ガス漏れセンサだ
けが作動し、第二段階では、ガス漏れセンサとダクト用
微粒子検知装置とが作動し、第三段階では、ガス漏れセ
ンサとダクト用微粒子検知装置と室内センサの三つが作
動することになり、火災の危険拡大規模の把握が可能と
なる。

また、上述のように強い換気により、排気ダクトにおけ
るダクト用微粒子検知装置の検知が、配管におけるガス
漏れセンサの検知より先に行われる可能性があるが、そ
の場合には、最初に第１段階としてダクト用微粒子検知
装置だけが作動することになり、したがって、火災発生
の第一段階においては、ダクト用微粒子検知装置かガス
漏れセンサのどちらか一方が作動し、第２段階において
は、両方が作動することになるので、火災の発生を段階
的に判断することができる。

さらに、ガス漏れセンサを、互いに接続される配管のそ
れぞれの表面およびそれらの周囲の熱を伝達する一対の
熱伝導部と、これら熱伝導部によって伝達された熱を検
知する一対の温度センサと、これら温度センサからの検
知信号を比較演算する比較演算回路とから構成したの
で、漏洩ガスの燃焼により配管接続部およびその近傍の
温度が高くなり、または接続された配管相互間および配
管近傍相互間で温度差が生じた際に、それを確実に検知
することができる。

特に、漏洩ガスの発火初期段階においては、接続された
配管相互間および配管近傍相互間で温度差が顕著に現れ
るので、つまり発火した瞬間には、その部分の温度が局
所的に上昇し、他の部分は熱伝達に若干の時間を要し、
この間に温度差が顕著に現れるので、発火の初期段階を
より迅速かつ確実に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例をクリーンルーム１の概略断
面図と共に示す正面図、第２図はガス漏れセンサを示す
正面図、第３図はダクト用微粒子検知装置を示す斜視図
である。 １……クリーンルーム、２……室内、８……配管、９…
…ガス漏れセンサ、１０……ダクト用微粒子検知装置、
１１……室内センサ、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾谷 縣司 埼玉県浦和市上木崎１−13−８ 日本信号 株式会社内 (72)発明者 大野 修二 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 加瀬 隆雄 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭49−131696（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−98295（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−98293（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可燃性ガスを使用して半導体等を製造する
   半導体製造工場のクリーンルームにおける防災用警報設
   備において、 火災発生の第１段階として前記可燃性ガスの配管近傍に
   おける漏洩した可燃性ガスの燃焼による温度変化を検知
   し、かつ前記可燃性ガスの配管に設けられたガス漏れセ
   ンサと、 火災発生の第２段階として排気ダクトに流入する漏洩ガ
   スの燃焼によって生ずる燃焼生成物である微粒子を検知
   し、かつ前記排気ダクトに設けられたダクト用微粒子検
   知装置と、 火災発生の第３段階として引火した漏洩ガスによる前記
   クリーンルーム内の延焼を煙もしくは温度の上昇により
   検知し、かつ前記クリーンルーム内の天井に設けられた
   室内センサとを備えてなり、 前記ガス漏れセンサは、互いに接続される配管のそれぞ
   れに取付けられて、それぞれの配管の表面およびそれら
   の周囲の熱を伝達する一対の熱伝導部と、これら一対の
   熱伝達部にそれぞれ接続されて該熱伝導部によって伝達
   された熱を検知する一対の温度センサと、これら温度セ
   ンサに接続されて該温度センサからの検知信号を比較演
   算する比較演算回路とから構成されていることを特徴と
   するクリーンルームにおける防災用多段階警報設備。