(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調空気を天井チャンバ内に給気して天井面に配設されたフィルタを通して清浄室内に吹き出すと共に、吹き出された空調空気を前記天井チャンバとの間で循環使用するクリーンルームにおける消火方法に於いて、
前記クリーンルームに発生した火災を検出し、前記天井チャンバへの外部からの空調空気の給気を停止し、
前記清浄室内と天井室内の間の空気循環を継続させたままで、前記天井チャンバ内に炭酸ガスと不活性ガスとから成る消火ガスを放出し、
放出した消火ガスを前記空気循環により前記清浄室と天井チャンバとの間で前記フィルタを介して循環する一方、前記清浄室内の空気排出により前記清浄室の圧力調整を行いながら前記清浄室の空気を前記消火ガスで希釈することを特徴とするクリーンルームにおける消火方法。
【請求項２】
前記消火ガスは窒素ガスと炭酸ガスの組成から成り、炭酸ガスの濃度が８±２％であることを特徴とする請求項１のクリーンルームにおける消火方法。
【請求項３】
前記希釈により清浄室の空気の約半分を前記消火ガスで置換することを特徴とする請求項１のクリーンルームにおける消火方法。
【請求項４】
前記消火ガスの前記天井チャンバ内への放出時間は２〜５分の範囲にすると共に、前記放出時間内に前記空気循環が少なくとも２回以上行われるように循環量を調整することを特徴とする請求項１のクリーンルームにおける消火方法。
【請求項５】
前記消火ガスの放出による前記清浄室の圧力上昇が５０ｍｍＡｑ以下になるように、前記清浄室からの空気の排気量を調整することを特徴とする請求項１のクリーンルームにおける消火方法。
【請求項６】
空調空気を天井チャンバ内に給気して天井面に配設されたフィルタを通して清浄室内に吹き出すと共に、吹き出された空調空気は前記天井チャンバとの間で循環使用されるクリーンルームにおける消火装置に於いて、
火災を検出する火災検出器と、
前記清浄室内の圧力上昇を検出する圧力検知器と、
前記空調空気の前記天井チャンバ内への外部からの給気を停止する給気停止手段と、
前記天井チャンバ内に炭酸ガスと不活性ガスとから成る消火ガスの放出口が設けられた消火ガス放出手段と、
前記清浄室内の空気を排気して前記清浄室内の圧力を調整する圧力調整手段と、
前記火災検知器と前記圧力検知器の検出結果に基づいて、前記給気停止手段と、前記消火ガス放出手段と、前記圧力調整手段を制御する制御手段と、
から成ることを特徴とするクリーンルームおける消火装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーンルームにおける消火方法及びその装置に係り、特に半導体製造装置や超精密機器の製造ラインを備えたクリーンルームにおける消火方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の高集積化、微細化にともない半導体製造装置はクリーンルーム内に収納されている。クリーンルームの一般の構成としては、空調空気を天井チャンバ内に給気して天井面に配設されたフィルタ（ＨＥＰＡフィルタ）を通して清浄室内に吹き出すと共に、吹き出された空調空気は前記天井チャンバとの間で循環使用されるのが通常である。
【０００３】
クリーンルーム内では、半導体製造機器と共に、薬品、ガス等の可燃物が多く使用されており防災対策について種々の取り組みがなされている。
従来、半導体工場のクリーンルームに火災が発生した場合の消火対策として、ハロゲンガス消火設備や、局所に散水設備等の消火設備を設置する等の初期消火対策がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハロゲン系消火ガスによる消火では腐食性ガス（臭化水素、フッ化水素等）の発生を伴うために、人命に危険なだけでなく、装置を腐食させる等の二次災害の原因にもなるという欠点がある。
また、炭酸ガスのクリーンルーム内全域への放出による消火方法もあるが、ハロゲン系消火ガスの場合と同様の欠点があり根本的な解決とはならない。
【０００５】
また、火災の際にはクリーンルームを空調する全ての装置の運転を停止した状態で清浄室に上記の消火ガスが放出されるので、清浄室内の圧力が一気に上昇する場合があり、この圧力上昇による人体や装置への悪影響も問題となる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、初期消火を迅速に行なうことができると共に、清浄室内の人の人命の保護を図ることができ、更には清浄室内に配設された装置等の汚染を極力防止することができるクリーンルームにおける消火方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、空調空気を天井チャンバ内に給気して天井面に配設されたフィルタを通して清浄室内に吹き出すと共に、吹き出された空調空気を前記天井チャンバとの間で循環使用するクリーンルームにおける消火方法に於いて、前記クリーンルームに発生した火災を検出し、前記天井チャンバへの外部からの空調空気の給気を停止し、前記清浄室内と天井室内の間の空気循環を継続させたままで、前記天井チャンバ内に炭酸ガスと不活性ガスとから成る消火ガスを放出し、放出した消火ガスを前記空気循環により前記清浄室と天井チャンバとの間で前記フィルタを介して循環する一方、前記清浄室内の空気排出により前記清浄室の圧力調整を行いながら前記清浄室の空気を前記消火ガスで希釈することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は前記目的を達成するために、空調空気を天井チャンバ内に給気して天井面に配設されたフィルタを通して清浄室内に吹き出すと共に、吹き出された空調空気は前記天井チャンバとの間で循環使用されるクリーンルームにおける消火装置に於いて、火災を検出する火災検出器と、前記清浄室内の圧力上昇を検出する圧力検知器と、前記空調空気の前記天井チャンバ内への外部からの給気を停止する給気停止手段と、前記天井チャンバ内に炭酸ガスと不活性ガスとから成る消火ガスの放出口が設けられた消火ガス放出手段と、前記清浄室内の空気を排気して前記清浄室内の圧力を調整する圧力調整手段と、前記火災検知器と前記圧力検知器の検出結果に基づいて、前記給気停止手段と、前記消火ガス放出手段と、前記圧力調整手段を制御する制御手段と、から成ることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、清浄室で火災が発生したら、天井チャンバ内への外部からの空調空気の給気を停止して酸素の補給系路を遮断した状態で天井チャンバと清浄室の空気循環だけを継続する。この空気循環を継続した状態で、天井チャンバ内に炭酸ガスと不活性ガスとから成る消火ガスを放出する。天井チャンバ内に放出された消火ガスは、空気循環により天井面に配設されたフィルタを通して清浄室に吹き出される。消火ガスの清浄室への吹き出しによる清浄室の圧力は、清浄室内の空気を排気することにより調整される。これにより、清浄室内の酸素濃度を１５％程度以下に速やかに低下させて迅速な消火を行なう。また、天井チャンバ内に放出された消火ガスをフィルタを介して清浄室に吹き出すことにより、消火ガスに同伴される塵埃を除去してから清浄室に給気することができるだけでなく、フィルタの通気抵抗を利用することにより消火ガスが天井チャンバから清浄室に一度に吹き出されることを防止できる。従って、清浄室内の圧力が一気に上昇することがないので、清浄室内の人や装置に急激な圧力変化による悪影響を及ぼすことがない。
【０００９】
更に、清浄室の空気を、炭酸ガスと不活性ガスから成る消火ガスで希釈することにより、清浄室内の酸素濃度が１５％以下の低酸素状態となり、灯油などでも可燃性が失われるので、火災が鎮火する。尚、室内に残っている人に対しては、炭酸ガス濃度が適度に上がることにより自然に呼吸回数が増えるので、低酸素状態の清浄室内においても生命に異常はなく、必要な消火活動を可能にする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るクリーンルームにおける消火方法及びその装置の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は、本発明の第１の実施の形態を説明する図で、乱流方式（コンベンショナル型）のクリーンルームに、本発明のクリーンルームの消火方法及びその装置を適用した構成図である。
【００１１】
図１に示すように、外気導入系路１２から導入された外気は、外部空調機１４で空調され、給気ダクト１６を介して天井チャンバ１８内に給気される。給気ダクト１６には給気バルブ２０が設けられ、信号ケーブル２２を介してコントローラ２４に接続される。これにより、外部空調機１４で空調した空調空気の天井チャンバ１８内への給気を遮断することができるようになっている。天井チャンバ１８内に給気された空調空気は、天井面２６に配設されたＨＥＰＡフィルタ２８を通して塵埃等が濾過され、清浄な空調空気となって清浄室３０内に吹き出される。清浄室３０の側壁３０Ａ下部には吸気口３２が形成され、吸気口３２と給気ダクト１６とが循環ダクト３４により連通される。そして、循環ダクト３４には循環ファン３６が設けられる。循環ファン３６は、信号ケーブル３８を介してコントローラ２４に接続される。これにより、コントローラ２４が循環ファン３６を作動させると、清浄室３０内に吹き出された空調空気は天井チャンバ１８との間で循環使用される。また、循環ファン３６の回転数を可変することにより循環量を調整できるようになっている。循環ダクト３４の途中には、排気バルブ４０を備えた排気ダクト４２が連通されると共に、排気バルブ４０は信号ケーブル４４を介してコントローラ２４に接続される。これにより、コントローラが排気バルブ４０を開くと、循環空気の一部を外部に排気することができる。そして、排気バルブの開度を調整することにより排気量を可変できるようになっている。
【００１２】
天井チャンバ１８内には、消火ガスの放出配管４６が設けられ、放出配管４６は外部の消火ガス供給装置４８に接続される。消火ガス供給装置４８の図示しない作動部は信号ケーブル５０を介してコントローラ２４に接続される。これにより、コントローラ２４が消火ガス供給装置４８を作動させると、放出配管４６から消火ガスが天井チャンバ１８内に放出される。消火ガスは、炭酸ガスと不活性ガスとから構成され炭酸ガス濃度が８±２％程度が良い。消化ガスの具体的な構成としては、例えば炭酸ガス１０％と窒素９０％、或いは炭酸ガス８％、窒素ガス５２％、アルゴンガス４０％の組成である。
【００１３】
清浄室３０内には、火災検知器のうち温度により反応する温度検知器５２が設けられ、循環ダクト３４の吸気口３２近傍には、火災検知器のうち煙により反応する煙検知器５４が設けられ、それぞれの検知器５２、５４で検出された検出結果は、信号ケーブル５６、５８によりコントローラ２４に入力される。また、清浄室３０内には、圧力検知器６０が設けられ、圧力検知器６０で検出された検出結果は信号ケーブル６２を介してコントローラ２４に入力される。
【００１４】
清浄室３０の側壁３０Ｂには、圧力調整ダンパ６４が設けられ、その駆動部６４Ａは信号ケーブル６６を介してコントローラ２４に接続される。コントローラ２４は、圧力検知器６０による検出結果に基づいて、清浄室３０の圧力上昇が例えば３０ｍｍＡｑを越えると圧力調整ダンパ６４を開けて清浄室３０内に空気を清浄室３０に隣接する廊下６８等に逃がして清浄室３０内の圧力上昇を抑制する。
【００１５】
次に、上記の如く構成したクリーンルームの消火装置を用いてクリーンルームの清浄室で発生した火災の消火方法について説明する。
火災が発生したら、温度検知器５２及び煙検知器５４が火災が発生したことを検出して検出結果がコントローラ２４に出力される。コントローラ２４は、給気バルブ２０を閉じて新たな空調空気が天井チャンバ１８内に給気されるのを停止する一方、循環ファン３６の運転を継続する。これにより、新たな酸素の補給系路を遮断した状態で天井チャンバ１８と清浄室３０との間での空気循環が行なわれる。次に、コントローラ２４は、空気循環を継続しながら、排気バルブ４０を短時間（１５〜３０秒程度）開けた状態で消火ガス供給装置４８を作動して放出配管４６から天井チャンバ１８内に消火ガスを放出する。消火ガスの放出量は、清浄室３０内の空気の略半分を置換する量であり、清浄室３０の容積に応じて放出量が予めコントローラ２４に設定されている。
【００１６】
天井チャンバ１８内に放出された消火ガスは、空気循環により天井面に配設されたＨＥＰＡフィルタ２８を通して清浄室３０に吹き出される。この清浄室３０内への消火ガスの吹き出しにおいて、排気バルブ４０が短時間開いているので、清浄室３０の空気の一部を外部に押し出しながら清浄室３０に流入する。そして、排気バルブ４０が閉じた後は、清浄室内の残存空気と共に天井チャンバ１８との間で循環し、均一に混合される。消火ガスの放出時間としては５分以内が適当であり、好ましくは２〜３分の範囲が良い。この理由は、清浄室３０と天井チャンバ１８との間で空調空気を循環させる方式のクリーンルームの場合、換気回数（１時間当たり清浄室３０内の空気が完全に循環する回数）は８０回／時間以上あるのが通常である。従って、１分当たりの換気回数は１回強となるので、放出時間を２〜３分にすれば、消火ガスの放出中に少なくとも２回以上の換気回数を得ることができ、清浄室３０内の空気と消火ガスとの混合を十分に行なうことができる。
【００１７】
このように、清浄室３０内への新たな酸素の供給系路を遮断した状態で清浄室３０と天井チャンバ１８との循環を行いながら、清浄室３０内の酸素濃度を、消火ガスで下げるようにしたので、清浄室３０内の酸素濃度を速やかに低下させて迅速な消火を行なうことができる。即ち、清浄室３０内の酸素濃度を２１％から１５％以下に希釈することにより、初期の火災ならば確実に鎮火させることができる。尚、酸素濃度が１５％以下ではガスライターも着火することはない。
【００１８】
また、清浄室３０内の空気を消火ガスで完全に置換するのではなく、清浄室３０の空気の約半分を置換することにより、清浄室３０内の人命保護をも行なうことができる。この理由は、清浄室３０内の酸素濃度が低下した低酸素状態でも炭酸ガス濃度を適度（３〜４％）に上げることにより人間の呼吸量が増えるので、短時間であれば低酸素状態でも行動することが可能となるからである。ちなみに、清浄室３０内の空気を炭酸ガス８％、窒素ガス５２％、アルゴンガス４０％の組成を有する消火ガスで約半分置換した時の清浄室内の空気組成は、窒素ガス６７〜７０％、アルゴンガス１２〜１６％、酸素１２〜１４％、炭酸ガス３〜４％である。従って、消火ガスを放出しても人命に問題がなく、清浄室３０から人が避難する前に消火ガスの放出ができるので、速やかな消火を行なうことが可能となる。
【００１９】
また、天井チャンバ１８内に放出された消火ガスは、天井面２６に配設されたＨＥＰＡフィルタ２８を介して清浄室３０内に吹き出されるので、消火ガスに同伴される塵埃を除去してから清浄室３０に給気することができると共に、火災により発生した塵埃等を除去することができる。また、ＨＥＰＡフィルタ２８の通気抵抗により消火ガスが天井チャンバ１８から清浄室３０内に一度に吹き出されるのを防止できるので、清浄室３０内の圧力が一気に上昇することがない。更に、コントローラ２４は、清浄室３０内に設けられた圧力検知器６０の圧力上昇が３０ｍｍＡｑ以上になったら圧力調整ダンパ６４を開いて清浄室３０内の圧力調整を行なう。従って、清浄室３０内の急激な圧力変化がないので、清浄室３０内の人や半導体装置等の精密機器に対しても悪影響がない。
【００２０】
図２は、本発明の第２の実施の形態を説明する図で、垂直流方式（ビッグファン方式）のクリーンルームに、本発明のクリーンルームの消火方法及びその装置を適用した構成図である。尚、第１の実施の形態と同じ部材や装置には同符号を付すと共に、説明を省略する。
図２に示すように、垂直流方式は、天井面２６全体にＨＥＰＡフィルタ２８を配設し、天井チャンバ１８からＨＥＰＡフィルタ２８を介して清浄室３０内に吹き出された空調空気を、グレーチング床７０を通って床下チャンバ７２内に吸い込むことにより、清浄室３０内に垂直流を発生させるものである。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００２１】
このように構成された第２の実施の形態の場合にも、第１の実施の形態で説明した手順により消火を行なうことにより、人命保護や装置への汚染がないように清浄室３０内の火災を消火することができる。
図３は、本発明の第３の実施の形態を説明する図で、ローカルリターン方式（ファンフィルタユニット方式）のクリーンルームに、本発明のクリーンルームの消火方法及びその装置を適用した構成図である。尚、第１及び第２の実施の形態と同じ部材や装置には同符号を付すと共に、説明を省略する。
【００２２】
図３に示すように、ローカルリターン方式は、清浄室３０内の天井面２６から例えば半導体の製造装置やウエハーの搬送路等の高清浄度が要求される空間周囲に垂れ壁７４を垂下させて囲むことにより、垂れ壁７４内の高清浄度エリア７６と垂れ壁７４外の低清浄度エリア７８に区画する。即ち、高清浄度エリア７６の天井面２６にはＨＥＰＡフィルタとファンから成るファンフィルタユニット８０（以下、「ＦＦＵ」という）が配設され、外部空調機１４で空調された空調空気は給気ダクト１６によりＦＦＵ８０に直接接続される。また、各ＦＦＵ８０は信号ケーブル８４を介してコントローラ２４に接続され、コントローラ２４からの指示により個別に作動できるようになっている。ＦＦＵ８０には、図示しない吸気用開口が形成されており、ＦＦＵ８０が作動すると、給気ダクト１６からの空調空気の他に天井チャンバ１８内の空気がＦＦＵ８０内に取り込まれる。
【００２３】
一方、低清浄度エリア７８の天井面２６にはリターン用開口８２が形成される。
そして、ＦＦＵ８０から高清浄度エリア７６に吹き出された空調空気は、グレーチング床７０に向かって吹き出される。吹き出された空調空気の大部分は、グレーチング床７０を通って床下チャンバ７２内に流入する。これにより、高清浄度エリア７６に空調空気の垂直流を形成する。床下チャンバ７２内に流入した空調空気は、グレーチング床７０から再び清浄室３０に至り、低清浄度エリア７８を通ってリターン用開口８２から天井チャンバ１８内に循環される。天井チャンバ１８内に循環された空気は、ＦＦＵ８０内に吸引されて給気ダクト１６からの空調空気と混合し、再び清浄室３０内に吹き出される。これにより、清浄室３０と天井チャンバ１８との間に循環流が形成される。
【００２４】
床下チャンバ７２の側壁７２Ａには、排気口８３が形成され、排気バルブ４０を備えた排気ダクト４２に連結される。排気バルブ４０は信号ケーブル４４を介してコントローラ２４に接続される。これにより、コントローラ２４が排気バルブ４０を開くと、天井チャンバ１８、清浄室３０、床下チャンバ７２の間で循環する空気の一部を排気することができる。その他の構成は、第１及び第２の実施の形態と同様である。
【００２５】
このように構成された第３の実施の形態では、清浄室３０に火災が発生したら、温度検知器５２及び煙検知器５４が火災が発生したことを検出して検出結果がコントローラ２４に出力される。コントローラ２４は、給気バルブ２０を閉じて新たな空調空気が天井チャンバ１８内に給気されるのを停止する一方、ＦＦＵの運転を継続する。これにより、新たな酸素の補給系路を遮断した状態で天井チャンバ１８と清浄室３０との間での空気循環が行なわれる。次に、コントローラ２４は、空気循環を継続しながら、排気バルブ４０を短時間（１５〜３０秒程度）だけ開けた状態で消火ガス供給装置４８を作動して放出配管４６から天井チャンバ１８内に消火ガスを放出する。これにより、天井チャンバ１８内に放出された消火ガスは、ＦＦＵ８０に吸気されて清浄室３０内に吹き出され、清浄室３０内の空気を希釈する。この場合、ＦＦＵ８０を作動させて循環流を形成した状態で消火ガスを天井チャンバ１８に吹き出すことにより、消火ガスをＦＦＵ８０のＨＥＰＡフィルタを介して清浄室３０に吹き出すことができる。
【００２６】
図４は、消火ガス吹出時間と清浄室３０内の酸素濃度の関係を示したものであり、曲線ＡはＦＦＵ８０を作動した状態で消火ガスを天井チャンバ１８内に吹き出した場合、曲線ＢはＦＦＵ８０を作動しない状態で消火ガスを天井チャンバ１８内に吹き出した場合である。図４から明らかなように、ＦＦＵ８０を作動した場合には、酸素濃度１５％以下にするまでの時間が約３０秒であるのに対し、ＦＦＵ８０を作動しないと８０秒かかってしまう。このように、ＦＦＵ８０を作動しなくても天井チャンバ１８内に放出された消火ガスは、リターン用開口８２から清浄室３０内に吹き出すことはできるが、ＦＦＵ８０を作動しないと、清浄室３０の空気を希釈して酸素濃度１５％以下にするまでの時間が長くかかる。従って、ＦＦＵ８０を作動させることにより迅速な消火を行なうことができる。
【００２７】
第３の実施の形態のように、ローカルリターン方式のクリーンルームに本発明の消火方法を適用した場合にも、第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のクリーンルームにおける消火方法及びその装置によれば、速やかに火災を消火することができると共に、清浄室内の作業員等の人命保護、及び清浄室内に配設された装置等の汚染防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のクリーンルームにおける消火方法及びその装置の第１の実施の形態を説明する構成図である。
【図２】図２は、本発明のクリーンルームにおける消火方法及びその装置の第２の実施の形態を説明する構成図である。
【図３】図３は、本発明のクリーンルームにおける消火方法及びその装置の第３の実施の形態を説明する構成図である。
【図４】図４は、第３の実施の形態においてＦＦＵを作動した場合と作動しない場合における消火ガス吹出時間と清浄室内の酸素濃度との関係を示した説明図である。
【符号の説明】
１４…外部空調機
１６…給気ダクト
１８…天井チャンバ
２０…給気バルブ
２４…コントローラ
２６…天井面
２８…ＨＥＰＡフィルタ
３０…清浄室
３４…循環ダクト
３６…循環ファン
４０…排気バルブ
４６…放出配管
４８…消火ガス供給装置
５２…温度検知器
５４…煙検知器
６０…圧力検知器
６４…圧力調整ダンパ
７０…グレーチング床
７２…床下チャンバ
７４…垂れ壁
７６…高清浄度エリア
７８…低清浄度エリア
８０…ＦＦＵ
【図１】
0003832612.tif 000002
【図２】
0003832612.tif 000003
【図３】
0003832612.tif 000004
【図４】
0003832612.tif 000005