熱電式ジェネレータを用いる火炎検知および抑制システム
炎および／または爆発から処理設備を保護するための装置および方法が提供される。特に、前記処理設備の火炎の前面または爆燃波の伝搬性を検知するために、ゼーベックセンサ、または、熱電式ジェネレータを用いる。爆燃波の検知に基づいて、システム制御装置は、ダメージから処理設備を保護するために、化学抑制剤または遮断弁の形をした抑制装置を作動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する出願
本出願は、全体がここに参照として組み込まれている２００８年７月３日に提出された米国仮出願Ｎｏ．６１／０７８，１３１，の有利性を主張する。
【０００２】
本発明の背景
発明の分野
本発明は、概して、炎抑制および爆発防止システムのゼーベックデバイスの使用に向けられたものである。概して、ゼーベックデバイスは、容器などの処理装置中に配置され、パイプラインに接続されており、さらに、爆発の火炎の前面を検知するために用いられる。火炎の前面の検知に基づいて、システムは、周囲または相互接続する設備中への伝搬からの火炎または爆発を防止するために、例えば、抑制力の解放またはバルブのクローズといった抑制メカニズムを作動する。
【背景技術】
【０００３】
従来技術の記載
粉塵爆発は、可燃材料を処理する際、不幸な、しかし、現実問題である。複数の実例において、爆発抑制システムの有効性は、関与する粉塵のタイプに起因する。
【０００４】
従来の爆発抑制システムは、概して、処理設備内の火炎を「視覚的に」検知するために、光センサを用いる。最も一般的な赤外線を検知する光センサは、かなり簡便かつ安価なデバイスである。光センサは、高速の応答時間を提供する点で有効であるが、これらのセンサも、いくつかの顕著な弱点を呈する。光センサは、「迷」放射線を受ける場合があり、従って、光センサは、センサが環境光に露光されるダクトの出口、または、その付近にも用いることができない。さらに、センサは、処理設備内で生じる粉塵によって「ブラインド」されることがある。
【０００５】
圧力センサは、爆発によって生じる圧力の前面を検知するためにも用いることができる。しかしながら、光センサと同じように、圧力センサは、圧力の前面が発展することができない時に、ダクトの出口、または、その付近でも、あまり作動しない。
【０００６】
様々なタイプの煙検知器に一般的に用いられるイオン化検知器にも、一定の欠点が存在する。特に、イオン化検知器は、火炎を直ぐに検知せず、かつ、限られた残存性を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の概要
一実施形態において、本発明は、処理設備内で使用するための炎および／または爆発の保護システムを指向する。システムは、処理設備内の火炎の検出を信号伝達するための少なくとも１つの検知器で構成される。少なくとも１つの検知器は、２つの対向する基板、および、これらの間に配置される熱電脚ペアのアレイで構成される。少なくとも１つの検知器は、爆燃波によって生じる温度差に反応して電気信号を生成する。
【０００８】
本発明に係る他の実施形態においては、処理設備内の爆燃波を検知する方法が提供される。この方法は、２つの対向する基板、および、これらの間に配置されるペアの熱電脚のアレイで構成される、少なくとも１つの検知器を、処理設備内に配置するステップで構成される。少なくとも１つの検知器は、爆燃波によって生じる温度差に反応して電気信号を生成する。
【０００９】
本発明に係るもう１つの実施形態においては、炎および／または爆発から処理設備を保護する方法が提供される。この方法は、処理設備内に、２つの対向する基板、および、これらの間に配置されるペアの熱電脚のアレイで構成される、少なくとも１つの検知器を配置するステップで構成される。この検知器は、爆燃波によって生じる温度差に反応して電気信号を生成することにより、爆燃波の存在を検知するために用いられる。信号は、プロセッサで構成される制御ユニットに送信される。プロセッサは、信号を受信し、次いで、信号に反応して抑制装置を作動する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図面の説明
【図１】図１は、本発明に従って用いられる代表的なゼーベックセンサを図示している。
【図２】図２は、ゼーベック効果を示す熱電脚ペアの概念図である。
【図３】図３は、ゼーベックセンサを用いる代表的な炎／爆発抑制システムの概念図である。
【図４】図４は、炎／爆発抑制システムに用いる代表的なゼーベックセンサデバイスの透視図である。
【図５】図５は、ゼーベックセンサで構成される図４のデバイスの一部の拡大図である。
【図６】図６は、本発明に用いられる「標準」ＴＥＧデバイスの層の条件下における応答時間を図示するチャートである。
【図７】図７は、本発明に用いられる「厚みの薄い」ＴＥＧデバイスの層の条件下における応答時間を図示するチャートである。
【図８】図８は、二つのＴＥＧデバイスと一般的な光火炎検知器との応答時間を比較するチャートである。
【図９】図９は、本発明で用いられる「標準」ＴＥＧデバイスの乱流条件下における応答時間を図示するチャートである。
【図１０】図１０は、本発明に用いられる「厚みの薄い」ＴＥＧデバイスの乱流条件下における応答時間を図示するチャートである。
【図１１】図１１は、層の条件下におけるＴＥＧデバイスから生じる信号の速度および分布を比較するチャートである。
【図１２】図１２は、乱流の条件下におけるＴＥＧデバイスから生じる信号の速度および分布を比較するチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
好適実施形態の詳細な説明
本発明に用いられる検知器は、以下で交互性をもって用いられる用語、熱電式ジェネレータ（ＴＥＧ）、ゼーベックセンサ、または、ペルチェクーラとして知られる。本発明に従って用いられるＴＥＧは、直接電気へと温度差を変換するゼーベック効果を有する。電圧、熱電式のＥＭＦは、２つの異なる材料または半導体の間の温度差の存在において生成され、連続する電流を生成するために用いられる。ゼーベック効果は、電力源が伝熱式デバイスに対して提供された場合に冷却を生み出すペルチェ効果と対照的である。
【００１２】
特定の実施形態においては、ＴＥＧは、２つの対向する基板の間に配置された数百のマイクロサイズの熱電対（各熱電対は、個々の熱電脚のペアで構成されている）で構成される。代表的なＴＥＧデバイスを図１に図示し、以下にさらに詳述する。これらのデバイスは、上位および下位の表面または基板間の温度差を電流に変換することが可能である。図２は、代表的な熱電脚と、デバイスの「熱」および「冷」側間の温度差に起因する電圧の発生とを模式的に図示している。確定した電圧は、ロードを通過する電流を生成するために用いられる。
【００１３】
図１に示すように、ＴＥＧデバイス２は、一対の対向するシリコン基板３および４で構成される。基板３および４の間に挟まれたものは、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、および、セレン（Ｓｅ）で成るグループから選択された１種類以上の材料で構成される複数の負の脚５および正の脚６である。特定の実施形態においては、脚は、Ｂｉ２Ｔｅ３材料で構成される。脚は、それぞれ、正のコンタクト７または負のコンタクト８に接続される。本発明に用いることが可能な代表的なＴＥＧデバイスは、ドイツのフライブルグ区のMicropelt GmbH社のものが利用可能である。
【００１４】
ＴＥＧデバイス上の熱電脚ペアの密度は、爆燃波を検知する際の使用において、デバイスの効果にも影響を与える。特定の実施形態においては、ＴＥＧは、少なくとも４０熱電脚ペア／ｍｍ２で構成される。他の実施形態においては、ＴＥＧは、少なくとも７５脚ペア／ｍｍ２、もう一つの実施形態においては少なくとも１００脚ペア／ｍｍ２、さらに他の実施形態においては、１５０脚ペア／ｍｍ２で構成される。特に好適な実施形態においては、ＴＥＧは、約７７脚ペア／ｍｍ２で構成される。本発明の代替えの実施形態においては、ＴＥＧは、約４０から約５００脚ペア／ｍｍ２の間、または、約５０から約４００脚ペア／ｍｍ２の間、または、約７０から約３００脚ペア／ｍｍ２の間の密度で存在する。
【００１５】
本発明の特定の実施形態において、ＴＥＧはとても薄く、各基板に２５ｍｍ２より少ない検知面領域（例えば、熱電脚ペアが占有するＴＥＧの領域）が存在するマイクロサイズのデバイスである。特定の実施形態においては、各基板の検知面領域は、約６．２５ｍｍ２である。各基板は、６００マイクロより小さい厚みを有する。特定の実施形態においては、この厚みは、５００マイクロ、または２５０マイクロ、または２００マイクロより小さい。さらに他の実施形態においては、基板の厚みは、約１〜約６００マイクロの間、または約５〜５００マイクロの間、または約１０〜約２５０マイクロの間である。従って、ＴＥＧは、処理設備内においていかなる場所においても実質的に目立たずに用いることが可能である。
【００１６】
ＴＥＧの物理的寸法は、これらによって提供される極めて低い応答時間に寄与する。「応答時間」は、ＴＥＧが、ゼロからそのピーク出力に達するまでの時間を意味している。本発明に用いられるＴＥＧは、概して、１０ｍｓより短い応答時間を呈する。特定の実施形態においては、応答時間は、５ｍｓより短い、または、約２．５ｍｓより短くても良い。さらに他の実施形態においては、応答時間は、約０．０１から約１０ｍｓまでの間、または約０．１から約５ｍｓまでの間、または約０．５から約２．５ｍｓまでの間でも良い。本発明に用いるＴＥＧの特定の実施形態は、基板の厚みが２１０μｍであり、かつ、約２．２ｍｓの感知時間である。これは、およそ１０ｍｓ以上の応答速度を呈する従来の多くの熱流動センサと対比される。
【００１７】
図３は、代表的な炎／爆発抑制システムにおけるゼーベックセンサの使用を模式的に表わしている。処理装置１０は、建物１２内に配置され、建物１２を取り囲む雰囲気中に処理装置の排気をさせる排気の導管１４（典型的には、ダクトまたはパイプライン）を有する。注意、代替えの実施形態においては、導管１４は、付帯的な処理設備に装置１０を接続することが可能である。炎／燃焼抑制システム１６は、導管１４の出口２０の近位に取り付けられたゼーベックセンサ１８と、導管１４の入口の近位に取り付けられた従来の赤外線または光学検知器２２とを有することが示されている。ゼーベックセンサ１８および赤外線検知器２２の両方は、制御装置２４に接続可能である。センサ１８、検知器２２、および制御装置２４の間の接続は、特定のアプリケーションに基づいて、ワイヤで接続されても良いし、ワイヤレスで接続されても良い。炎／燃焼抑制装置２６は、導管１４上にも配置されても良いし、制御装置２４に接続可能である。図示される抑制装置２６は、抑制剤（限定はされないが、水、粉末およびガスの抑制剤、または、これらの混合物を含む）を保持するコンテナであり、導管１４中に抑制剤を導入可能なように、導管１４に接続されている。しかしながら、抑制装置２６は、機械式の遮断弁（限定はされないが、高速のゲートバルブ、ピンチバルブ、または、その他の高速作用弁を含む）、または、化学的な遮断システムを有する代替えデバイスで構成されてもよいと理解されている。ゼーベックタイプの付加的なセンサ、および／または、典型的な光学または圧力検知器は、保護される装置の全域に渡って様々な位置に取り付け可能であることも挙げられる。さらに、ゼーベックセンサのみで構成される抑制システム１６が本発明の範囲内であるとき、ゼーベックセンサは、他のタイプの検知器と接続して用いる必要は無い。
【００１８】
稼働中に、ゼーベックセンサ１８および光学検知器２２は、切迫した火炎または爆発を示すサインのために、継続して受動的に導管１４を監視する。光学検知器２２は、第１に、例えば、切迫した火炎または爆発を示すことが可能な導管の特定の場所において、赤外光の密度の存在またはその中での変化を検知するために用いられる。検知器２２は、しかしながら、建物１２の外側の環境から導管１４に入る環境光、さらに、おそらく、ほこりまたは岩屑が、発展する火炎および爆発の存在を検知および知らせるための検知器２２の性能を妨害する可能性がある場合に、仮に、検知器２２が出口２０の近位に配置されると、この機能が有効ではなくなる。ゼーベックセンサ１８は、しかしながら、同じ欠点を有することはない。むしろ、センサ１８は、爆燃波がセンサの対向する基板の間に生じる暫定的な温度勾配の効用によって火炎の前面または爆燃波（本質的な火炎の前面の熱成分）を検知可能である。
【００１９】
火炎の前面または爆燃波が通り過ぎ、かつ、導管１４内のゼーベックセンサ１８に接触する際に、温度勾配がセンサの基板間で生じ、これによって、制御装置２４に送信される電流または信号を生成する。電気信号は、制御装置２４への途中で増幅されてもされなくても良い。
【００２０】
導管１４内の火炎の前面または爆燃波の存在を示す信号の検知の際に、制御装置２４は抑制装置２６を作動し、それによって、炎を消火または切迫した爆発を抑制するために導管１４中に抑制剤を解放する。先に述べたように、機械的または化学的に遮断する設備は、他の相互接続された処理設備中に炎または爆発が伝搬することを防ぐために、制御装置２６の抑制剤、または、これに加えて用いることができる。
【００２１】
ＴＥＧデバイスは、熱流動を計測するために用いられる熱電対のデバイスと対比される。熱電対とは異なり、薄膜の熱電式ジェネレータは、動的な温度差に反応して電流を生成するのみである。デバイスの対向面間の温度差がもはや存在しないので、デバイスはもはや電圧を生成しない。ＴＥＧデバイスは、デバイスが上昇温度において熱均衡に達する際に、継続している上昇温度に鈍感であり（高い処理温度はセンサによって無視される）、爆発または火炎の通過の際の温度が急速に変化するときにのみ応答する。
【００２２】
ゼーベックセンサは、概して、一連に配線された熱電対で構成されているので、熱電対の性質であるＥＭＩ／ＲＦＩの免疫と同じ好ましいレベルを呈する。さらに、ＴＥＧデバイスは、集光のためのレンズを必要とせずに、火炎の熱のサインの特性を検知することができる。センサは、検出される火炎から利用可能な熱から自身のパワーを生成するので、励起電流または電圧は必要とされない。上述のように、ＴＥＧデバイスは、排気された容器およびダクト／パイプの出口のように、実質的に圧力が発展しない閉じ込められていない空間、および、環境光（太陽の、蛍光の、白熱の等）に露光される処理設備内の場所における爆発または火炎を感知するために特に適合する。
【００２３】
本発明の一実施形態において、さらに、図４および５に示されるように、本発明に係るセンサデバイス１８は、ＴＥＧ２のためにほぼ一定の温度を維持するための標準熱量を提供するプラグ３０の端部２８に張り付けられるＴＥＧ２で構成される。プラグ３０は、導管１４の側壁を通って取り付けられるように形成される。センサデバイス１８が取り付けられる際に、端部２８は、ＴＥＧ２が切迫した炎または爆発を示す火炎の前面または爆燃波を検知するために配置されるので、導管１４の内部にさらされる。導管１４の内部にさらされないＴＥＧ２の一部は、高熱伝導性および電気絶縁性のエポキシで付加的に覆われていても良い。エポキシは、プラグ３０およびＴＥＧ２間で熱的および構造的に接続を提供する。プラグ３０も、導管１４に対してプラグ３０の締結を促進するためのスレッド３２でも構成される。六角形のセグメント３４も、レンチが導管１４にプラグ３０が締結するのを助けるために用いられるので、含まれる。ケーブル３６は、プラグ３０の末端部３８から伸びて、かつ、例えば、制御装置２４に対して、ＴＥＧ２によって生じる電気信号を運ぶ。
【００２４】
本発明の特定の実施形態において、ＴＥＧ２の電気出力は、プラグ３０中の小さい孔を通る細いワイヤによって運ばれ、例えば、メートル比が４〜２０ｍＡの電流への増幅および／または変換から信号を決定するＰＣＢに接続される。しかし、前述のとおり、ＴＥＧからの信号の強度は、信号の増幅が必ず必要だというわけではない。
【実施例】
【００２５】
例
本実施例においては、２つのサイズのＴＥＧデバイスの性能が、簡便な光学センサでテストおよび比較された。ＴＥＧデバイスは、炎／爆発抑制システムにおける使用の際にそれらを最適に適合させる優れた応答時間を呈することが見出された。
【００２６】
ドイツのフライブルグ区のMicropelt GmbH社によって供給されるＴＥＧデバイスが、テストされた。第１のデバイスは、「標準ＭＰＧ‐６０２」と名付けられている、基板（２１mils、全体の高さが４１mils）当たり５２０マイクロの厚さを有し、さらに、第２のデバイスは、「２００μｍＭＰＧ−６０２」と名付けられている、基板（７．９mils、全体の高さが１６mils）当たり、２００マイクロの厚さを有している。ＴＥＧデバイスの応答時間は、火炎抑制および爆発防止システムに用いるための適合性を決定するためにテストされた。各デバイスは、標準温度のために付帯機構および熱量を提供するために、１／８インチＮＰＴのステンレススチールのプラグの末端上に載置される。
【００２７】
実験の実施に先立ち、シリコンのような基板材料の熱抵抗が、感知面材料（ビスマス、アンチモン、テルル、および、セレン）のそれよりも著しく高いことを考慮すると、ＴＥＧ基板の厚みは、デバイスの応答時間に反応する律側因子であることが理論づけられた。構成要件である基板の厚みが減少することにより、応答時間、または、ＴＥＧがゼロからの初めの偏位からそれのピーク出力に達するまでの時間が減少することが予期される。しかしながら、何が応答時間における分布を変化させるかは明らかではない。基板の厚みが減少することによって、最大の信号の出力における減少を付随させることが懸念される。これらの理論をテストするために、標準ＴＥＧと厚みの薄いＴＥＧとの両方に、各ＴＥＧに対する類似の刺激を確保するために、同時にテストをした。
【００２８】
両方のＴＥＧは、４インチの直径のポリカーボネートのチューブの同軸位置において、９０°（垂直方向からそれぞれ４５°）離れて載置された。この軸の位置は、パイプラインの出口からおよそ１つの直径分である。メタンおよび空気は、パイプラインの反対側の端部に注入され、全体で１２フィートのパイプラインから空気中に約５．３％メタンの混合物（約０．５６の等量比）を生成する。この端部は、最初は、充填を促進するために、セロファンで密封される。パイプライン中の残留乱流（充填プロセスの残余）を消失させるための数秒の遅延の後、混合物は、電気的に発生した閃光の手段によって、充填位置の近くで燃焼する。爆燃を確実にすることによって生じる最初の熱と同様に、この燃焼からの熱は、セロファンのシールを燃やし、燃焼ガスのための回避経路を提供する。これは、約１６００Ｋ（１３２７℃）の推定断熱火炎温度と共に、低発光火炎を生成する、強制的でなく接近する層の仕様において、火炎前面をパイプラインの長さ移動させる。
【００２９】
乱流の条件は、ＴＥＧを含むテスト部分の４フィート上流に取り付けられる小さなワッシャと共に、同様の方法でテストされる。可燃性混合物がパイプライン中で発展する圧力によって前方に強制されるときに、このワッシャは、火炎の前面が接近するので、パイプライン中に乱流を生成する。この座金は、火炎の前面が接近すると、パイプライン中に乱流を生成する。この乱流は、各ＴＥＧが火炎と出会う時間を減少させつつ、火炎がテスト部分から伝播する速度を増加させる。
【００３０】
層の爆燃
５つのテストが、層状の燃焼形状において行われる。これらのテストの結果は、正規化され（自身のそれぞれの最大に対して）、かつ、各応答波形を得るために平均化された。自身の付随の増減率と同様に、標準ＴＥＧの応答波形は、図６に示される。このプロットに見られるように、標準ＴＥＧは、高い増減率で初めて反応する。
【００３１】
厚みの薄いＴＥＧの図７の応答曲線（５つの異なるテストの一連の平均から生じる）は、同じ刺激に対してとても驚異的に反応していることを示す。この応答曲線は、標準の厚みのＴＥＧの最大２．２倍の応答速度の増加を示す。それは、約３ｍｓにおいて、ピークの出力値に到達し、別の３ｍｓに戻る。各波形がそのピークの出力値に到達する時間もまた著しい。標準ＴＥＧは、２０ｍｓにおいて、そのピークに到達し、かつ、厚みの薄いＴＥＧは、約３ｍｓにおいて、そのピークに到達する。これがＴＥＧの応答時間であると考慮すると、厚みの薄いＴＥＧは、約６．７倍速い応答時間を有する。
【００３２】
厚みの薄いＴＥＧは、約７ｍｓ後（１０７ｍｓのチャートに示される）に、爆燃自体によって生じる乱流の結果であるＴＥＧの表面の燃焼後の蒸発冷却、および／または、強制的な対流冷却の測定を示す熱拒絶事跡も示す。
【００３３】
２つのＴＥＧデバイスの出力波形は、図８に示されるように、インテグラの検知器の変換素子（ＩＲＥＸまたはインテグラセンサとも呼ばれ、ファイク社で利用可能な光学赤外線検知器）の出力波形と比較される。これらの波形間においては、いくつかの明白な差異があり、最も注目に値するのは、厚みの薄いＴＥＧのゼロの値への機敏な反応および戻りである。インテグラ検知器の感知ヘッドは、火炎が実際に直接的にセンサの前面にくる前または後の両方の火炎の前面を「見る」のに対して、ＴＥＧはそうではない。ＴＥＧは、火炎がＴＥＧ表面に接触しているときだけ応答し、それらをはるかに敏感な火炎検知器にさせる。
【００３４】
図８に存在するデータは、統計学的に重要な出力波形を達成するために、テストからテストまでの揃えられた時間である。層状のテストにおける平均において、薄い厚みのＴＥＧは、標準ＴＥＧの８ｍｓ前に火炎の前面に反応し始め、その結果、反応性は、ＴＥＧの熱加熱要件の機能であるという理論を確信したことを、発見した。標準ＴＥＧが、インテグラ検知器の変換素子の８．４ｍｓ後に応答したことも発見された。これは、インテグラ検知器の視野角に主に起因していることがわかる。
【００３５】
乱流の爆燃
これらのテストは、乱流の燃焼形状において繰り返され、同様の結果が得られた。結果は、図９および図１０にプロットで示される。驚くことに、厚みの薄いＴＥＧの波形は、２マイル／ｓだけでそのピークの出力値に到達し、２マイル／ｓ以内にゼロより小さい値に戻ったので、火炎の通過にしたがって冷却領域も呈する。これは火炎の幅および伝播速度の現象と一致しているように見える。厚みの薄いＴＥＧは、平均して、標準ＴＥＧの約２ｍｓ前に応答し始めている。
【００３６】
ピークの出力値および応答時間に基づいて厚みの効果を決定するために、これらのパラメータは、全てのテストにおいてプロットされる。図１１および１２に示されるように、厚みの減少は、ＴＥＧの増減速度を増大させる（その結果、応答時間を減少させる）だけではなく、それは出力値も増大させる。この現象は、ＴＥＧ自身の内部に存在する熱勾配によって説明可能であると思われる。デバイスの全体の厚みが減少し、デバイスを横切る同じ温度差を維持することによって、大きな温度差がＴＥＧの検知面を横切って存在する。その検知面を横切って存在する温度差を電圧に変換することによってＴＥＧは機能するので、これは、出力信号のレベルの増加で説明する。爆燃中に加熱する熱量が少ないため、この熱勾配は、薄い基板中でより早く発展および安定することを予期させる。
【技術分野】
【０００１】
関連する出願
本出願は、全体がここに参照として組み込まれている２００８年７月３日に提出された米国仮出願Ｎｏ．６１／０７８，１３１，の有利性を主張する。
【０００２】
本発明の背景
発明の分野
本発明は、概して、炎抑制および爆発防止システムのゼーベックデバイスの使用に向けられたものである。概して、ゼーベックデバイスは、容器などの処理装置中に配置され、パイプラインに接続されており、さらに、爆発の火炎の前面を検知するために用いられる。火炎の前面の検知に基づいて、システムは、周囲または相互接続する設備中への伝搬からの火炎または爆発を防止するために、例えば、抑制力の解放またはバルブのクローズといった抑制メカニズムを作動する。
【背景技術】
【０００３】
従来技術の記載
粉塵爆発は、可燃材料を処理する際、不幸な、しかし、現実問題である。複数の実例において、爆発抑制システムの有効性は、関与する粉塵のタイプに起因する。
【０００４】
従来の爆発抑制システムは、概して、処理設備内の火炎を「視覚的に」検知するために、光センサを用いる。最も一般的な赤外線を検知する光センサは、かなり簡便かつ安価なデバイスである。光センサは、高速の応答時間を提供する点で有効であるが、これらのセンサも、いくつかの顕著な弱点を呈する。光センサは、「迷」放射線を受ける場合があり、従って、光センサは、センサが環境光に露光されるダクトの出口、または、その付近にも用いることができない。さらに、センサは、処理設備内で生じる粉塵によって「ブラインド」されることがある。
【０００５】
圧力センサは、爆発によって生じる圧力の前面を検知するためにも用いることができる。しかしながら、光センサと同じように、圧力センサは、圧力の前面が発展することができない時に、ダクトの出口、または、その付近でも、あまり作動しない。
【０００６】
様々なタイプの煙検知器に一般的に用いられるイオン化検知器にも、一定の欠点が存在する。特に、イオン化検知器は、火炎を直ぐに検知せず、かつ、限られた残存性を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の概要
一実施形態において、本発明は、処理設備内で使用するための炎および／または爆発の保護システムを指向する。システムは、処理設備内の火炎の検出を信号伝達するための少なくとも１つの検知器で構成される。少なくとも１つの検知器は、２つの対向する基板、および、これらの間に配置される熱電脚ペアのアレイで構成される。少なくとも１つの検知器は、爆燃波によって生じる温度差に反応して電気信号を生成する。
【０００８】
本発明に係る他の実施形態においては、処理設備内の爆燃波を検知する方法が提供される。この方法は、２つの対向する基板、および、これらの間に配置されるペアの熱電脚のアレイで構成される、少なくとも１つの検知器を、処理設備内に配置するステップで構成される。少なくとも１つの検知器は、爆燃波によって生じる温度差に反応して電気信号を生成する。
【０００９】
本発明に係るもう１つの実施形態においては、炎および／または爆発から処理設備を保護する方法が提供される。この方法は、処理設備内に、２つの対向する基板、および、これらの間に配置されるペアの熱電脚のアレイで構成される、少なくとも１つの検知器を配置するステップで構成される。この検知器は、爆燃波によって生じる温度差に反応して電気信号を生成することにより、爆燃波の存在を検知するために用いられる。信号は、プロセッサで構成される制御ユニットに送信される。プロセッサは、信号を受信し、次いで、信号に反応して抑制装置を作動する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図面の説明
【図１】図１は、本発明に従って用いられる代表的なゼーベックセンサを図示している。
【図２】図２は、ゼーベック効果を示す熱電脚ペアの概念図である。
【図３】図３は、ゼーベックセンサを用いる代表的な炎／爆発抑制システムの概念図である。
【図４】図４は、炎／爆発抑制システムに用いる代表的なゼーベックセンサデバイスの透視図である。
【図５】図５は、ゼーベックセンサで構成される図４のデバイスの一部の拡大図である。
【図６】図６は、本発明に用いられる「標準」ＴＥＧデバイスの層の条件下における応答時間を図示するチャートである。
【図７】図７は、本発明に用いられる「厚みの薄い」ＴＥＧデバイスの層の条件下における応答時間を図示するチャートである。
【図８】図８は、二つのＴＥＧデバイスと一般的な光火炎検知器との応答時間を比較するチャートである。
【図９】図９は、本発明で用いられる「標準」ＴＥＧデバイスの乱流条件下における応答時間を図示するチャートである。
【図１０】図１０は、本発明に用いられる「厚みの薄い」ＴＥＧデバイスの乱流条件下における応答時間を図示するチャートである。
【図１１】図１１は、層の条件下におけるＴＥＧデバイスから生じる信号の速度および分布を比較するチャートである。
【図１２】図１２は、乱流の条件下におけるＴＥＧデバイスから生じる信号の速度および分布を比較するチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
好適実施形態の詳細な説明
本発明に用いられる検知器は、以下で交互性をもって用いられる用語、熱電式ジェネレータ（ＴＥＧ）、ゼーベックセンサ、または、ペルチェクーラとして知られる。本発明に従って用いられるＴＥＧは、直接電気へと温度差を変換するゼーベック効果を有する。電圧、熱電式のＥＭＦは、２つの異なる材料または半導体の間の温度差の存在において生成され、連続する電流を生成するために用いられる。ゼーベック効果は、電力源が伝熱式デバイスに対して提供された場合に冷却を生み出すペルチェ効果と対照的である。
【００１２】
特定の実施形態においては、ＴＥＧは、２つの対向する基板の間に配置された数百のマイクロサイズの熱電対（各熱電対は、個々の熱電脚のペアで構成されている）で構成される。代表的なＴＥＧデバイスを図１に図示し、以下にさらに詳述する。これらのデバイスは、上位および下位の表面または基板間の温度差を電流に変換することが可能である。図２は、代表的な熱電脚と、デバイスの「熱」および「冷」側間の温度差に起因する電圧の発生とを模式的に図示している。確定した電圧は、ロードを通過する電流を生成するために用いられる。
【００１３】
図１に示すように、ＴＥＧデバイス２は、一対の対向するシリコン基板３および４で構成される。基板３および４の間に挟まれたものは、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、および、セレン（Ｓｅ）で成るグループから選択された１種類以上の材料で構成される複数の負の脚５および正の脚６である。特定の実施形態においては、脚は、Ｂｉ２Ｔｅ３材料で構成される。脚は、それぞれ、正のコンタクト７または負のコンタクト８に接続される。本発明に用いることが可能な代表的なＴＥＧデバイスは、ドイツのフライブルグ区のMicropelt GmbH社のものが利用可能である。
【００１４】
ＴＥＧデバイス上の熱電脚ペアの密度は、爆燃波を検知する際の使用において、デバイスの効果にも影響を与える。特定の実施形態においては、ＴＥＧは、少なくとも４０熱電脚ペア／ｍｍ２で構成される。他の実施形態においては、ＴＥＧは、少なくとも７５脚ペア／ｍｍ２、もう一つの実施形態においては少なくとも１００脚ペア／ｍｍ２、さらに他の実施形態においては、１５０脚ペア／ｍｍ２で構成される。特に好適な実施形態においては、ＴＥＧは、約７７脚ペア／ｍｍ２で構成される。本発明の代替えの実施形態においては、ＴＥＧは、約４０から約５００脚ペア／ｍｍ２の間、または、約５０から約４００脚ペア／ｍｍ２の間、または、約７０から約３００脚ペア／ｍｍ２の間の密度で存在する。
【００１５】
本発明の特定の実施形態において、ＴＥＧはとても薄く、各基板に２５ｍｍ２より少ない検知面領域（例えば、熱電脚ペアが占有するＴＥＧの領域）が存在するマイクロサイズのデバイスである。特定の実施形態においては、各基板の検知面領域は、約６．２５ｍｍ２である。各基板は、６００マイクロより小さい厚みを有する。特定の実施形態においては、この厚みは、５００マイクロ、または２５０マイクロ、または２００マイクロより小さい。さらに他の実施形態においては、基板の厚みは、約１〜約６００マイクロの間、または約５〜５００マイクロの間、または約１０〜約２５０マイクロの間である。従って、ＴＥＧは、処理設備内においていかなる場所においても実質的に目立たずに用いることが可能である。
【００１６】
ＴＥＧの物理的寸法は、これらによって提供される極めて低い応答時間に寄与する。「応答時間」は、ＴＥＧが、ゼロからそのピーク出力に達するまでの時間を意味している。本発明に用いられるＴＥＧは、概して、１０ｍｓより短い応答時間を呈する。特定の実施形態においては、応答時間は、５ｍｓより短い、または、約２．５ｍｓより短くても良い。さらに他の実施形態においては、応答時間は、約０．０１から約１０ｍｓまでの間、または約０．１から約５ｍｓまでの間、または約０．５から約２．５ｍｓまでの間でも良い。本発明に用いるＴＥＧの特定の実施形態は、基板の厚みが２１０μｍであり、かつ、約２．２ｍｓの感知時間である。これは、およそ１０ｍｓ以上の応答速度を呈する従来の多くの熱流動センサと対比される。
【００１７】
図３は、代表的な炎／爆発抑制システムにおけるゼーベックセンサの使用を模式的に表わしている。処理装置１０は、建物１２内に配置され、建物１２を取り囲む雰囲気中に処理装置の排気をさせる排気の導管１４（典型的には、ダクトまたはパイプライン）を有する。注意、代替えの実施形態においては、導管１４は、付帯的な処理設備に装置１０を接続することが可能である。炎／燃焼抑制システム１６は、導管１４の出口２０の近位に取り付けられたゼーベックセンサ１８と、導管１４の入口の近位に取り付けられた従来の赤外線または光学検知器２２とを有することが示されている。ゼーベックセンサ１８および赤外線検知器２２の両方は、制御装置２４に接続可能である。センサ１８、検知器２２、および制御装置２４の間の接続は、特定のアプリケーションに基づいて、ワイヤで接続されても良いし、ワイヤレスで接続されても良い。炎／燃焼抑制装置２６は、導管１４上にも配置されても良いし、制御装置２４に接続可能である。図示される抑制装置２６は、抑制剤（限定はされないが、水、粉末およびガスの抑制剤、または、これらの混合物を含む）を保持するコンテナであり、導管１４中に抑制剤を導入可能なように、導管１４に接続されている。しかしながら、抑制装置２６は、機械式の遮断弁（限定はされないが、高速のゲートバルブ、ピンチバルブ、または、その他の高速作用弁を含む）、または、化学的な遮断システムを有する代替えデバイスで構成されてもよいと理解されている。ゼーベックタイプの付加的なセンサ、および／または、典型的な光学または圧力検知器は、保護される装置の全域に渡って様々な位置に取り付け可能であることも挙げられる。さらに、ゼーベックセンサのみで構成される抑制システム１６が本発明の範囲内であるとき、ゼーベックセンサは、他のタイプの検知器と接続して用いる必要は無い。
【００１８】
稼働中に、ゼーベックセンサ１８および光学検知器２２は、切迫した火炎または爆発を示すサインのために、継続して受動的に導管１４を監視する。光学検知器２２は、第１に、例えば、切迫した火炎または爆発を示すことが可能な導管の特定の場所において、赤外光の密度の存在またはその中での変化を検知するために用いられる。検知器２２は、しかしながら、建物１２の外側の環境から導管１４に入る環境光、さらに、おそらく、ほこりまたは岩屑が、発展する火炎および爆発の存在を検知および知らせるための検知器２２の性能を妨害する可能性がある場合に、仮に、検知器２２が出口２０の近位に配置されると、この機能が有効ではなくなる。ゼーベックセンサ１８は、しかしながら、同じ欠点を有することはない。むしろ、センサ１８は、爆燃波がセンサの対向する基板の間に生じる暫定的な温度勾配の効用によって火炎の前面または爆燃波（本質的な火炎の前面の熱成分）を検知可能である。
【００１９】
火炎の前面または爆燃波が通り過ぎ、かつ、導管１４内のゼーベックセンサ１８に接触する際に、温度勾配がセンサの基板間で生じ、これによって、制御装置２４に送信される電流または信号を生成する。電気信号は、制御装置２４への途中で増幅されてもされなくても良い。
【００２０】
導管１４内の火炎の前面または爆燃波の存在を示す信号の検知の際に、制御装置２４は抑制装置２６を作動し、それによって、炎を消火または切迫した爆発を抑制するために導管１４中に抑制剤を解放する。先に述べたように、機械的または化学的に遮断する設備は、他の相互接続された処理設備中に炎または爆発が伝搬することを防ぐために、制御装置２６の抑制剤、または、これに加えて用いることができる。
【００２１】
ＴＥＧデバイスは、熱流動を計測するために用いられる熱電対のデバイスと対比される。熱電対とは異なり、薄膜の熱電式ジェネレータは、動的な温度差に反応して電流を生成するのみである。デバイスの対向面間の温度差がもはや存在しないので、デバイスはもはや電圧を生成しない。ＴＥＧデバイスは、デバイスが上昇温度において熱均衡に達する際に、継続している上昇温度に鈍感であり（高い処理温度はセンサによって無視される）、爆発または火炎の通過の際の温度が急速に変化するときにのみ応答する。
【００２２】
ゼーベックセンサは、概して、一連に配線された熱電対で構成されているので、熱電対の性質であるＥＭＩ／ＲＦＩの免疫と同じ好ましいレベルを呈する。さらに、ＴＥＧデバイスは、集光のためのレンズを必要とせずに、火炎の熱のサインの特性を検知することができる。センサは、検出される火炎から利用可能な熱から自身のパワーを生成するので、励起電流または電圧は必要とされない。上述のように、ＴＥＧデバイスは、排気された容器およびダクト／パイプの出口のように、実質的に圧力が発展しない閉じ込められていない空間、および、環境光（太陽の、蛍光の、白熱の等）に露光される処理設備内の場所における爆発または火炎を感知するために特に適合する。
【００２３】
本発明の一実施形態において、さらに、図４および５に示されるように、本発明に係るセンサデバイス１８は、ＴＥＧ２のためにほぼ一定の温度を維持するための標準熱量を提供するプラグ３０の端部２８に張り付けられるＴＥＧ２で構成される。プラグ３０は、導管１４の側壁を通って取り付けられるように形成される。センサデバイス１８が取り付けられる際に、端部２８は、ＴＥＧ２が切迫した炎または爆発を示す火炎の前面または爆燃波を検知するために配置されるので、導管１４の内部にさらされる。導管１４の内部にさらされないＴＥＧ２の一部は、高熱伝導性および電気絶縁性のエポキシで付加的に覆われていても良い。エポキシは、プラグ３０およびＴＥＧ２間で熱的および構造的に接続を提供する。プラグ３０も、導管１４に対してプラグ３０の締結を促進するためのスレッド３２でも構成される。六角形のセグメント３４も、レンチが導管１４にプラグ３０が締結するのを助けるために用いられるので、含まれる。ケーブル３６は、プラグ３０の末端部３８から伸びて、かつ、例えば、制御装置２４に対して、ＴＥＧ２によって生じる電気信号を運ぶ。
【００２４】
本発明の特定の実施形態において、ＴＥＧ２の電気出力は、プラグ３０中の小さい孔を通る細いワイヤによって運ばれ、例えば、メートル比が４〜２０ｍＡの電流への増幅および／または変換から信号を決定するＰＣＢに接続される。しかし、前述のとおり、ＴＥＧからの信号の強度は、信号の増幅が必ず必要だというわけではない。
【実施例】
【００２５】
例
本実施例においては、２つのサイズのＴＥＧデバイスの性能が、簡便な光学センサでテストおよび比較された。ＴＥＧデバイスは、炎／爆発抑制システムにおける使用の際にそれらを最適に適合させる優れた応答時間を呈することが見出された。
【００２６】
ドイツのフライブルグ区のMicropelt GmbH社によって供給されるＴＥＧデバイスが、テストされた。第１のデバイスは、「標準ＭＰＧ‐６０２」と名付けられている、基板（２１mils、全体の高さが４１mils）当たり５２０マイクロの厚さを有し、さらに、第２のデバイスは、「２００μｍＭＰＧ−６０２」と名付けられている、基板（７．９mils、全体の高さが１６mils）当たり、２００マイクロの厚さを有している。ＴＥＧデバイスの応答時間は、火炎抑制および爆発防止システムに用いるための適合性を決定するためにテストされた。各デバイスは、標準温度のために付帯機構および熱量を提供するために、１／８インチＮＰＴのステンレススチールのプラグの末端上に載置される。
【００２７】
実験の実施に先立ち、シリコンのような基板材料の熱抵抗が、感知面材料（ビスマス、アンチモン、テルル、および、セレン）のそれよりも著しく高いことを考慮すると、ＴＥＧ基板の厚みは、デバイスの応答時間に反応する律側因子であることが理論づけられた。構成要件である基板の厚みが減少することにより、応答時間、または、ＴＥＧがゼロからの初めの偏位からそれのピーク出力に達するまでの時間が減少することが予期される。しかしながら、何が応答時間における分布を変化させるかは明らかではない。基板の厚みが減少することによって、最大の信号の出力における減少を付随させることが懸念される。これらの理論をテストするために、標準ＴＥＧと厚みの薄いＴＥＧとの両方に、各ＴＥＧに対する類似の刺激を確保するために、同時にテストをした。
【００２８】
両方のＴＥＧは、４インチの直径のポリカーボネートのチューブの同軸位置において、９０°（垂直方向からそれぞれ４５°）離れて載置された。この軸の位置は、パイプラインの出口からおよそ１つの直径分である。メタンおよび空気は、パイプラインの反対側の端部に注入され、全体で１２フィートのパイプラインから空気中に約５．３％メタンの混合物（約０．５６の等量比）を生成する。この端部は、最初は、充填を促進するために、セロファンで密封される。パイプライン中の残留乱流（充填プロセスの残余）を消失させるための数秒の遅延の後、混合物は、電気的に発生した閃光の手段によって、充填位置の近くで燃焼する。爆燃を確実にすることによって生じる最初の熱と同様に、この燃焼からの熱は、セロファンのシールを燃やし、燃焼ガスのための回避経路を提供する。これは、約１６００Ｋ（１３２７℃）の推定断熱火炎温度と共に、低発光火炎を生成する、強制的でなく接近する層の仕様において、火炎前面をパイプラインの長さ移動させる。
【００２９】
乱流の条件は、ＴＥＧを含むテスト部分の４フィート上流に取り付けられる小さなワッシャと共に、同様の方法でテストされる。可燃性混合物がパイプライン中で発展する圧力によって前方に強制されるときに、このワッシャは、火炎の前面が接近するので、パイプライン中に乱流を生成する。この座金は、火炎の前面が接近すると、パイプライン中に乱流を生成する。この乱流は、各ＴＥＧが火炎と出会う時間を減少させつつ、火炎がテスト部分から伝播する速度を増加させる。
【００３０】
層の爆燃
５つのテストが、層状の燃焼形状において行われる。これらのテストの結果は、正規化され（自身のそれぞれの最大に対して）、かつ、各応答波形を得るために平均化された。自身の付随の増減率と同様に、標準ＴＥＧの応答波形は、図６に示される。このプロットに見られるように、標準ＴＥＧは、高い増減率で初めて反応する。
【００３１】
厚みの薄いＴＥＧの図７の応答曲線（５つの異なるテストの一連の平均から生じる）は、同じ刺激に対してとても驚異的に反応していることを示す。この応答曲線は、標準の厚みのＴＥＧの最大２．２倍の応答速度の増加を示す。それは、約３ｍｓにおいて、ピークの出力値に到達し、別の３ｍｓに戻る。各波形がそのピークの出力値に到達する時間もまた著しい。標準ＴＥＧは、２０ｍｓにおいて、そのピークに到達し、かつ、厚みの薄いＴＥＧは、約３ｍｓにおいて、そのピークに到達する。これがＴＥＧの応答時間であると考慮すると、厚みの薄いＴＥＧは、約６．７倍速い応答時間を有する。
【００３２】
厚みの薄いＴＥＧは、約７ｍｓ後（１０７ｍｓのチャートに示される）に、爆燃自体によって生じる乱流の結果であるＴＥＧの表面の燃焼後の蒸発冷却、および／または、強制的な対流冷却の測定を示す熱拒絶事跡も示す。
【００３３】
２つのＴＥＧデバイスの出力波形は、図８に示されるように、インテグラの検知器の変換素子（ＩＲＥＸまたはインテグラセンサとも呼ばれ、ファイク社で利用可能な光学赤外線検知器）の出力波形と比較される。これらの波形間においては、いくつかの明白な差異があり、最も注目に値するのは、厚みの薄いＴＥＧのゼロの値への機敏な反応および戻りである。インテグラ検知器の感知ヘッドは、火炎が実際に直接的にセンサの前面にくる前または後の両方の火炎の前面を「見る」のに対して、ＴＥＧはそうではない。ＴＥＧは、火炎がＴＥＧ表面に接触しているときだけ応答し、それらをはるかに敏感な火炎検知器にさせる。
【００３４】
図８に存在するデータは、統計学的に重要な出力波形を達成するために、テストからテストまでの揃えられた時間である。層状のテストにおける平均において、薄い厚みのＴＥＧは、標準ＴＥＧの８ｍｓ前に火炎の前面に反応し始め、その結果、反応性は、ＴＥＧの熱加熱要件の機能であるという理論を確信したことを、発見した。標準ＴＥＧが、インテグラ検知器の変換素子の８．４ｍｓ後に応答したことも発見された。これは、インテグラ検知器の視野角に主に起因していることがわかる。
【００３５】
乱流の爆燃
これらのテストは、乱流の燃焼形状において繰り返され、同様の結果が得られた。結果は、図９および図１０にプロットで示される。驚くことに、厚みの薄いＴＥＧの波形は、２マイル／ｓだけでそのピークの出力値に到達し、２マイル／ｓ以内にゼロより小さい値に戻ったので、火炎の通過にしたがって冷却領域も呈する。これは火炎の幅および伝播速度の現象と一致しているように見える。厚みの薄いＴＥＧは、平均して、標準ＴＥＧの約２ｍｓ前に応答し始めている。
【００３６】
ピークの出力値および応答時間に基づいて厚みの効果を決定するために、これらのパラメータは、全てのテストにおいてプロットされる。図１１および１２に示されるように、厚みの減少は、ＴＥＧの増減速度を増大させる（その結果、応答時間を減少させる）だけではなく、それは出力値も増大させる。この現象は、ＴＥＧ自身の内部に存在する熱勾配によって説明可能であると思われる。デバイスの全体の厚みが減少し、デバイスを横切る同じ温度差を維持することによって、大きな温度差がＴＥＧの検知面を横切って存在する。その検知面を横切って存在する温度差を電圧に変換することによってＴＥＧは機能するので、これは、出力信号のレベルの増加で説明する。爆燃中に加熱する熱量が少ないため、この熱勾配は、薄い基板中でより早く発展および安定することを予期させる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理設備に用いられる炎および／または爆燃の保護システムは、
この処理設備内の火炎の検出を信号伝達するための少なくとも１つの検知器と、
前記少なくとも１つの検知器から電気信号を受信および分析するためのプロセッサと、
前記少なくとも１つの検知器からの電気信号に反応して前記プロセッサによって発動される抑制装置と、
で構成され、
前記少なくとも１つの検知器は、
２つの対向する基板、および、これらの間に配置される熱電脚ペアのアレイで構成され、
前記少なくとも１つの検知器は、
爆燃波によって生じる前記基板間の温度差に反応して電気信号を生成することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの検知器は、少なくとも４０脚ペア／ｍｍ２の熱電脚ペアの密度を有する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの検知器は、少なくとも７５脚ペア／ｍｍ２の熱電脚ペアの密度を有する請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの検知器は、１０ｍｓより短い爆燃波に対する応答時間を有する請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記応答時間は、５ｍｓより短い請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記応答時間は、２．５ｍｓより短い請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記抑制装置は、
前記炎または爆発を抑制するために、前記処理設備内に導入される化学的抑制剤、前記処理設備の一部を遮断するための遮断弁、または、これらを組み合わせたもので構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記基板は、それぞれ、６００マイクロより小さい厚みを有する請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記基板は、それぞれ、５００マイクロより小さい厚みを有する請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記基板は、それぞれ、２５０マイクロより小さい厚みを有する請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記センサからの前記信号は、前記プロセッサより受信する前に、増幅する必要がない請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記センサからの前記信号は、前記プロセッサへの伝送のために、前記プロセッサによって受信される前にアナログ電圧に変換されて戻るレシオメトリック電流の出力に変換される請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの検知器は、環境光で露光された前記処理設備の領域内に配置される請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
処理装置内の爆燃波を検知する方法であって、
２つの対向する基板、および、これらの間に配置される熱電脚ペアのアレイで構成され、前記爆燃波によって生じる温度差に反応して電気信号を生成する少なくとも１つの検知器を前記処理設備内に配置するステップで構成されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの検知器は、少なくとも４０脚ペア／ｍｍ２の熱電脚ペアの密度を有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの検知器は、１０ｍｓより短い爆燃波に対する応答時間を有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記基板は、それぞれ、６００マイクロより小さい厚みを有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの検知器は、環境光で露光された前記処理設備の領域内に配置される請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの検知器は、前記施設の外側の環境に対する開口に隣接する前記処理設備の領域内に配置される請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの検知器によって生じる前記電気信号は、抑制装置を作動するために用いられる請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記抑制装置は、
前記炎または爆発を抑制するために、前記処理設備内に導入される化学的抑制剤、前記処理設備の一部を遮断するための遮断弁、または、これらを組み合わせたもので構成される請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
炎および／または爆発から処理設備を保護する方法は、
前記処理設備内に、２つの対向する基板、および、これらの間に配置される熱電脚ペアのアレイで構成される、少なくとも１つの検知器を配置するステップと、
爆燃波の存在を検知するために、前記爆燃波によって生じる前記基板間の温度差に反応して電気信号を生成する、前記少なくとも１つの検知器を用いるステップと、さらに、
前記信号を受信し、さらに、これに反応して抑制装置を作動するプロセッサで構成される制御ユニットに対して前記電気信号を伝達するステップと、
で構成されることを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの検知器は、少なくとも４０脚ペア／ｍｍ２の熱電脚ペアの密度を有する請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの検知器は、１０ｍｓより短い爆燃波に対する応答時間を有する請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記基板は、それぞれ、６００マイクロより小さい厚みを有する請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの検知器は、環境光で露光された前記処理設備の領域内に配置される請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの検知器は、前記施設の外側の環境に対する開口に隣接する前記処理設備の領域内に配置される請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記抑制装置は、
前記処理設備に導入される化学的抑制剤、遮断弁、または、これらを組み合わせたもので構成される請求項２２に記載の方法。
【請求項１】
処理設備に用いられる炎および／または爆燃の保護システムは、
この処理設備内の火炎の検出を信号伝達するための少なくとも１つの検知器と、
前記少なくとも１つの検知器から電気信号を受信および分析するためのプロセッサと、
前記少なくとも１つの検知器からの電気信号に反応して前記プロセッサによって発動される抑制装置と、
で構成され、
前記少なくとも１つの検知器は、
２つの対向する基板、および、これらの間に配置される熱電脚ペアのアレイで構成され、
前記少なくとも１つの検知器は、
爆燃波によって生じる前記基板間の温度差に反応して電気信号を生成することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの検知器は、少なくとも４０脚ペア／ｍｍ２の熱電脚ペアの密度を有する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの検知器は、少なくとも７５脚ペア／ｍｍ２の熱電脚ペアの密度を有する請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの検知器は、１０ｍｓより短い爆燃波に対する応答時間を有する請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記応答時間は、５ｍｓより短い請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記応答時間は、２．５ｍｓより短い請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記抑制装置は、
前記炎または爆発を抑制するために、前記処理設備内に導入される化学的抑制剤、前記処理設備の一部を遮断するための遮断弁、または、これらを組み合わせたもので構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記基板は、それぞれ、６００マイクロより小さい厚みを有する請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記基板は、それぞれ、５００マイクロより小さい厚みを有する請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記基板は、それぞれ、２５０マイクロより小さい厚みを有する請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記センサからの前記信号は、前記プロセッサより受信する前に、増幅する必要がない請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記センサからの前記信号は、前記プロセッサへの伝送のために、前記プロセッサによって受信される前にアナログ電圧に変換されて戻るレシオメトリック電流の出力に変換される請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの検知器は、環境光で露光された前記処理設備の領域内に配置される請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
処理装置内の爆燃波を検知する方法であって、
２つの対向する基板、および、これらの間に配置される熱電脚ペアのアレイで構成され、前記爆燃波によって生じる温度差に反応して電気信号を生成する少なくとも１つの検知器を前記処理設備内に配置するステップで構成されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの検知器は、少なくとも４０脚ペア／ｍｍ２の熱電脚ペアの密度を有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの検知器は、１０ｍｓより短い爆燃波に対する応答時間を有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記基板は、それぞれ、６００マイクロより小さい厚みを有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの検知器は、環境光で露光された前記処理設備の領域内に配置される請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの検知器は、前記施設の外側の環境に対する開口に隣接する前記処理設備の領域内に配置される請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの検知器によって生じる前記電気信号は、抑制装置を作動するために用いられる請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記抑制装置は、
前記炎または爆発を抑制するために、前記処理設備内に導入される化学的抑制剤、前記処理設備の一部を遮断するための遮断弁、または、これらを組み合わせたもので構成される請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
炎および／または爆発から処理設備を保護する方法は、
前記処理設備内に、２つの対向する基板、および、これらの間に配置される熱電脚ペアのアレイで構成される、少なくとも１つの検知器を配置するステップと、
爆燃波の存在を検知するために、前記爆燃波によって生じる前記基板間の温度差に反応して電気信号を生成する、前記少なくとも１つの検知器を用いるステップと、さらに、
前記信号を受信し、さらに、これに反応して抑制装置を作動するプロセッサで構成される制御ユニットに対して前記電気信号を伝達するステップと、
で構成されることを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの検知器は、少なくとも４０脚ペア／ｍｍ２の熱電脚ペアの密度を有する請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの検知器は、１０ｍｓより短い爆燃波に対する応答時間を有する請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記基板は、それぞれ、６００マイクロより小さい厚みを有する請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの検知器は、環境光で露光された前記処理設備の領域内に配置される請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの検知器は、前記施設の外側の環境に対する開口に隣接する前記処理設備の領域内に配置される請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記抑制装置は、
前記処理設備に導入される化学的抑制剤、遮断弁、または、これらを組み合わせたもので構成される請求項２２に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２０１１−５２６８１６（Ｐ２０１１−５２６８１６Ａ）
【公表日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１６８７０（Ｐ２０１１−５１６８７０）
【出願日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４９４８８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００３０４５
【国際公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【出願人】（５９３２２４６７０）ファイク・コーポレーション (18)
【氏名又は名称原語表記】ＦＩＫＥ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４９４８８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００３０４５
【国際公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【出願人】（５９３２２４６７０）ファイク・コーポレーション (18)
【氏名又は名称原語表記】ＦＩＫＥ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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