JPH0476624B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は煙センサに関し、特にクリンルーム
内において操業発塵と区別して初期火災の発生を
正確に検出できる煙センサに関するものである。

［従来の技術］ 半導体工場のクリンルームは定温、定湿で空気
が高清浄度に保たれた部屋で、その中にはCVD
装置など大電力を使用しかつ燃焼ガスを使用する
製造装置が多数設けられている。このため、クリ
ンルームには消防法で種々の防火設備を設置する
ことが義務づけられており、たとえば煙感知器と
して光電式感知器やイオン化式感知器などが用い
られている。

第３図は、従来の、クリンルームに用いられて
いる火災検出装置の構成の一例を示す図である。

初めに、この火災検出装置の構成について説明
する。図において、天井１６に光電式の煙感知器
２３が設けられており、この煙感知器２３は警報
器２５に接続されている。この煙感知器２３につ
いて説明すると、外部へ信号を取出す出力端子を
収納する共通ベース１７上に本体１８が設けられ
ている。本体１８上に複数の開口部１９ａを有す
る暗箱１９が設けられており、この暗箱１９のま
わりに表示灯２０が設けられている。暗箱１９内
には本体１８上に発光素子２１および受光素子２
２が設けれている。

次に、この火災検出装置の動作について説明す
る。クリンルームの火災によつて発生した煙粒子
や粉塵などの浮遊粒子を含む空気が開口部１９ａ
から暗箱１９内に入る。このとき、発光素子２１
からの光は浮遊粒子２４で散乱され、この散乱光
は受光素子２２で受光されて電気信号に変換さ
れ、これによつて火災の発生が検出される。受光
素子２２出力は表示灯１８および共通ベース１７
内の出力端子を介して警報器２５に与えられ、火
災の発生が検出されたことが表示灯１８の点灯に
よつて表示され、警報器２５が警報を発報するこ
とによつて火災の発生を知らせる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、クリンルームには、大量の高清浄度
の空気が常に循環して供給されているため、クリ
ンルーム内で発生した初期火災の発煙は希釈され
てしまうが、従来の煙感知器は、煙粒子に対する
検出感度が低いため、初期火災の発生を正確に検
出することが難しく、火災の規模が大きくなつて
からようやく警報が発報されるという問題点があ
つた。

また、クリンルーム内の空気の清浄度は、製造
装置や作業者などからの操業発塵により時間的、
空間的に変化することが知られているが、従来の
煙感知器では初期火災の発生と操業発塵とを区別
して検出できず、しばしば誤つた警報が発報され
るという問題点もあつた。

この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、浮遊粒子に対する検出感度が
高く、かつ操業発塵と区別して初期火災の発生を
正確に検出できる簡単な構造で安価な煙センサを
得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る煙センサは、空気移動手段によ
り入口と出口を有する容器内に浮遊粒子を含む空
気を通過させ、光源により容器内の空気を照射
し、受光素子により浮遊粒子からの散乱光を受け
てこれを電気信号に変換し、粒子径しきい値設定
手段により浮遊粒子の粒子径に関する所定粒子径
しきい値を設定し、比較手段により、受光素子出
力を所定粒子径しきい値と比較し、受光素子出力
が所定粒子径しきい値より大きいときにパルスを
発生し、これによつて所定粒子径しきい値より大
きい粒子径の浮遊粒子（以下大径浮遊粒子とい
う）を検出し、期間設定手段により所定期間を設
定し、パルス計数手段により所定期間ごとに上記
パルスの数を計数し、これによつて大径浮遊粒子
の粒子濃度を検出し、粒子濃度しきい値設定手段
により大径浮遊粒子の粒子濃度に関する、所定第
１粒子濃度しきい値およびこれより大きい所定第
２粒子濃度しきい値を設定し、回数設定手段によ
り所定回数を設定し、制御手段により大径浮遊粒
子の粒子濃度を所定第１および第２粒子濃度しき
い値と比較し、この粒子濃度が所定第１粒子濃度
しきい値に一致したとき警報発報手段が第１警報
を発報するように、この粒子濃度が所定第２粒子
濃度しきい値に所定回数一致したとき警報発報手
段が第２警報を発報するようにこの警報発報手段
を制御するようにしたものである。

［作用］ この発明においては、浮遊粒子の検出部にJIS
B9921に規定されるような光散乱式粒子計数器を
利用しているので、浮遊粒子に対する検出感度が
上がる。

また、比較手段により受光素子出力を所定粒子
径しきい値と比較し、受光素子出力が所定粒子径
しきい値より大きいときにパルスを発生すること
によつて、所定粒子径しきい値より大きい粒子径
の浮遊粒子（大径浮遊粒子）を検出する。パルス
計数手段により所定期間ごとに比較手段からのパ
ルスの数を計数することによつて大径浮遊粒子の
粒子濃度を検出し、この粒子濃度を所定第１およ
び第２粒子濃度しきい値と比較し、この粒子濃度
が所定第１粒子濃度しきい値に一致したとき警報
発報手段により第１警報を発報するようにし、こ
の粒子濃度が所定第２粒子濃度しきい値に所定回
数一致したとき警報発報手段により第２警報を発
報するようにしているので、操業発塵と区別して
初期火災の発生を正確に検出することができる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明す
る。

一般に初期火災における浮遊粒子の粒子濃度は
火災に発展する前段階において加速度的に増大し
ていくことが知られており、これに対して操業発
塵における浮遊粒子の粒子濃度は突発的に増加
し、その後クリンルームの機能によつて急激に減
少してしまうものである。この発明は両者の特徴
的な差異に着眼し、JIS B9921に規定されるよう
な光散乱式粒子計数器を利用して浮遊粒子に対す
る検出感度を上げるとともに、操業発塵と区別し
て初期火災の発生を正確に検出できるようにして
いる。

また、空気の清浄度が高いクリンルーム内にお
ける浮遊粒子の粒子径に対する粒子濃度分布特性
と火災状態における浮遊粒子の粒子径に対する粒
子濃度分布特性との間には相似な関係があること
が知られている。したがつて、初期火災の発生の
検出には、それほど微少粒径の浮遊粒子を検出し
なくても粒子径が１〜2μｍ程度の大きい煙粒子
を検出できれば充分で、この発明はこの点も利用
して前記光散乱式粒子計数器と比較してセンサ構
造の簡単化とランプの低輝度点灯による長寿命化
を図つている。

第１図は、この発明の実施例である煙センサの
構成を示す図である。

初めに、この煙センサの構成について説明す
る。図において、検出セル１は入口１ａと出口１
ｂを有しており、検出セル１に吸引ポンプ２が設
けられている。吸引ポンプ２は入口１ａから検出
セル１内に煙粒子や粉塵などの浮遊粒子を含む空
気を吸入し出口１ｂから空気を排出する。３は検
出セル１内の空気中にある浮遊粒子を示してい
る。また、検出セル１の一方側にランプ４、レン
ズ６ａが設けられており、その他方側に受光素子
５、レンズ６ｂが設けられている。ランプ４から
の光はレンズ６ａを通して検出セル１内の空気に
照射される。受光素子５は浮遊粒子３からの散乱
光をレンズ６ｂを通して受光し、この散乱光を電
気信号に変換する。受光素子５は増幅器７を介し
てコンパレータ９に接続されており、コンパレー
タ９と接地間に直流電源からなる粒子径しきい値
設定器８が接続されている。増幅器７は受光素子
５出力を増幅する。粒子径しきい値設定器８は、
浮遊粒子の粒子径に関する所定粒子径しきい値を
設定する。コンパレータ９は７出力を所定粒子径
しきい値と比較し、受光素子７出力が所定粒子径
しきい値より大きいときにパルスを発生し、これ
によつて所定粒子径しきい値より大きい粒子径の
浮遊粒子（大径浮遊粒子）を検出する。コンパレ
ータ９はパルスカウンタ１０に接続され、計数期
間設定タイマ１１がパルスカウンタ１０に接続さ
れる。計数期間設定タイマ１１は所定計数期間Ｔ
を設定する。パルスカウンタ１０はコンパレータ
９からのパルスの数を所定計数期間Ｔごとに計数
し、これによつて大径浮遊粒子の粒子濃度を検出
する。パルスカウンタ１０は制御装置１２を介し
て警報器１５に接続される。粒子濃度しきい値設
定器１３および回数設定器１４は制御装置１２に
接続される。粒子濃度しきい値設定器１３は、大
径浮遊粒子の粒子濃度に関する、２段階の第１粒
子濃度しきい値および第２粒子濃度しきい値を設
定する。回数設定器１４は所定回数を設定する。
警報器１５は警報を発報する。制御装置１２は、
パルスカウンタ１０出力である大径浮遊粒子の粒
子濃度を第１および第２粒子濃度しきい値と比較
し、大径浮遊粒子の粒子濃度が第１粒子濃度しき
い値に一致したとき警報器１５が第１警報を発報
するように、大径浮遊粒子の粒子濃度が第２粒子
濃度しきい値に上記所定回数一致したとき警報器
１５により第２警報を発報するようにこの警報器
１５を制御する。

次に、この煙センサの動作について説明する。
クリンルーム内の煙粒子や粉塵などの浮遊粒子を
含む空気は吸引ポンプ２によつて入口１ａから細
い気流となつて検出セル１内に入り、空気は出口
１ｂから排出される。このとき、この細い気流に
ランプ４からの光がレンズ６ａを通して照射され
る。気流中の浮遊粒子３はランプ４からの光を散
乱し、この散乱光は受光素子５によつて受光され
る。受光素子５は散乱光を電気信号に変換し、こ
の電気信号は増幅器７に与えられる。増幅器７は
受光素子５出力を増幅し、増幅器７出力はコンパ
レータ９に与えられる。コンパレータ９は、増幅
器７出力を粒子径しきい値設定器８で設定され
た、たとえば粒子径1.5μｍの粒子径しきい値と比
較し、増幅器７出力がこの粒子径しきい値より大
きいときにパルスを出力し、これによつて浮遊粒
子のうちの大径浮遊粒子を検出する。コンパレー
タ９出力はパルスカウンタ１０に与えられる。パ
ルスカウンタ１０は、計数期間設定タイマ１１に
より設定された計数期間Ｔごとにコンパレータ９
からのパルスの数を計数し、これによつて大径浮
遊粒子の粒子濃度（個／単位体積）を検出する。
パルスカウンタ１０出力は制御装置１２に与えら
れる。制御装置１２は、パルスカウンタ１０出力
である大径浮遊粒子の粒子濃度を粒子濃度しきい
値設定器１３で設定された第１および第２粒子濃
度しきい値と比較し、この粒子濃度が第１粒子濃
度しきい値に一致したとき制御装置１２出力によ
り警報器１５から第１警報（たとえば、“ダスト
が多いのでチエツクして下さい”）を発報し、こ
の粒子濃度が第２粒子濃度しきい値に回数設定器
１４で設定された所定回数、たとえば３回一致し
たときに制御装置１２出力により警報器１５が第
２警報（たとえば、“火災です。避難して下さ
い”）を発報する。

次に、第２図を用いて第１警報、第２警報の発
報動作の例について説明する。

第２図において、横軸は時間を、縦軸は、たと
えば６秒の計数期間Ｔごとに検出されたクリンル
ーム内の空気中の径型浮遊粒子の粒子濃度を示し
ている。時間０〜t₆では粒子濃度がC₁〜C₆と変化
して粒子濃度が突発的に増加した後急激に減少し
ており、このような変化形態は操業発塵によるも
のである。この場合には、M₂点、M₃点、で粒子
濃度が、たとえば１×10⁴個／フイート³の第１粒
子濃度しきい値C_TH1に一致し、これらの点に対応
する各時点で第１警報が発報される。時間t₈〜t₁₃
では粒子濃度はC₉〜C₁₃と変化して粒子濃度が加
速度的に増加しており、このような変化形態は初
期火災の発生によるものである。この場合には、
M₁₀点、M₁₁点、M₁₂点、M₁₃点で粒子濃度が第
１粒子濃度しきい値C_TH1に一致し、これらの各点
に対応する各時点で第１警報が発報され、N₁₁
点、N₁₂点、N₁₃点で粒子濃度が、たとえば４×
10⁴個／フイート³の第２粒子濃度しきい値C_TH2に
一致し、粒子濃度が第２粒子濃度しきい値C_TH2に
３回目に一致するN₁₃点に対応する時点で第２警
報が発報される。

このように、浮遊粒子検出部にJIS B9921に規
定されるような光散乱式粒子計数器を利用するこ
とによつて浮遊粒子に対する検出感度を従来の煙
感知器に比べて上げることができる。また、浮遊
粒子のうち大径浮遊粒子を検出するようにしてい
るので、上記光散乱式粒子計数器の場合よりラン
プ４の低輝度点灯による長寿命化が可能となりそ
の寿命を長くすることができ、たとえば点灯寿命
が10000時間程度の白熱ランプを用いることがで
きる。また、大径浮遊粒子を検出することによつ
て煙センサの構造も簡単化することができ、煙セ
ンサを安価に製造することができる。また、大径
浮遊粒子の粒子濃度を第１および第２粒子濃度し
きい値と比較し、この粒子濃度が第１粒子濃度し
きい値に一致したとき第１警報を発報し、この粒
子濃度が第２粒子濃度しきい値に３回一致したと
き第２警報を発報するようにしているので、操業
発塵と区別して初期火災の発生を正確に検出する
ことが可能となる。

なお、上記実施例では、計数期間Ｔを６秒、第
１粒子濃度しきい値を１×10⁴個／フイート³、第
２粒子濃度しきい値を４×10⁴個／フイート³に設
定する場合について示したが、この発明はこれに
限定されるものではなく、クリンルームの特性
（たとえば、換気回路、清浄時の粒子濃度など）
に合わせて、計数期間Ｔなどを適当に選べばよ
い。また、上記実施例では、大径浮遊粒子の粒子
濃度が第２粒子濃度しきい値に３回一致したとき
第２警報を発報する場合について示したが、第２
粒子濃度しきい値に３回より大きい回数一致した
とき第２警報を発報するようにして、火災警報の
誤報確率をさらに少なくすることもできる。

また、上記実施例では煙センサをクリンルーム
の防火用として用いる場合について示したが、こ
の発明は他の設備の防火用としても用いることが
でき、また粉塵の多い空気や排気ガスなどの単な
る粉塵量の測定用として用いることもできる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、浮遊粒子検出
部にJIS B9921に規定されるような光散乱式粒子
計数器を利用し、浮遊粒子のうち大径浮遊粒子を
検出するようにし、大径浮遊粒子の粒子濃度が所
定第１粒子濃度しきい値に一致したとき第１警報
を発報するようにし、この粒子濃度が所定第２粒
子濃度しきい値に所定回数一致したとき第２警報
を発報するようにしているので、浮遊粒子に対す
る検出感度が高く、かつ操業発塵と区別して初期
火災の発生を正確に検出できる簡単な構造で安価
な煙センサを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例である煙センサの
構成を示す図である。第２図は、第１図の煙セン
サにおける第１警報、第２警報の発報動作を説明
するための図である。第３図は、従来の火災検出
装置の構成の一例を示す図である。 図において、１は検出セル、１ａは入口、１ｂ
は出口、２は吸引ポンプ、３は浮遊粒子、４はラ
ンプ、５は受光素子、６ａ，６ｂはレンズ、７は
増幅器、８は粒子径しきい値設定器、９はコンパ
レータ、１０はパルスカウンタ、１１は計数期間
設定タイマ、１２は制御装置、１３は粒子濃度し
きい値設定器、１４は回数設定器、１５は警報器
である。なお、各図中同一符号は同一または相当
部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入口と出口を有する容器と、 前記容器内に浮遊粒子を含む空気を通過させる
   空気移動手段と、 前記容器内の前記空気を照射する光源と、 前記浮遊粒子からの散乱光を受けてこれを電気
   信号に変換する受光素子と、 前記浮遊粒子の粒子径に関する所定粒子径しき
   い値を設定する粒子径しきい値設定手段と、 前記受光素子出力を前記所定粒子径しきい値と
   比較し、該受光素子出力が該所定粒子径しきい値
   より大きいときにパルスを発生し、これによつて
   前記所定粒子径しきい値より大きい粒子径の前記
   浮遊粒子（以下大径浮遊粒子という）を検出する
   比較手段と、 所定期間を設定する期間設定手段と、 前記所定期間ごとに前記パルスの数を計数し、
   これによつて前記大径浮遊粒子の粒子濃度を検出
   するパルス計数手段と、 前記粒子濃度に関する、所定第１粒子濃度しき
   い値およびこれより大きい所定第２粒子濃度しき
   い値を設定する粒子濃度しきい値設定手段と、 所定回数を設定する回数設定手段と、 警報を発報する警報発報手段と、 前記粒子濃度を前記所定第１および第２粒子濃
   度しきい値と比較し、該粒子濃度が該所定第１粒
   子濃度しきい値に一致したとき前記警報発報手段
   が第１警報を発報するように、該粒子濃度が該所
   定第２粒子濃度しきい値に前記所定回数一致した
   とき前記警報発報手段が第２警報を発報するよう
   に該警報発報手段を制御する制御手段とを備えた
   煙センサ。