特開 2022-62580 紫外光照射装置及び紫外光照射装置の使用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022062580

(43)【公開日】2022-04-20

(54)【発明の名称】紫外光照射装置及び紫外光照射装置の使用方法

(51)【国際特許分類】

   A61L 2/10 20060101AFI20220413BHJP

【ＦＩ】

A61L2/10

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020170693

(22)【出願日】2020-10-08

(71)【出願人】

【識別番号】000102212

【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】内藤 敬祐

【テーマコード（参考）】

4C058

【Ｆターム（参考）】

4C058AA23

4C058BB06

4C058EE29

4C058KK02

4C058KK21

4C058KK28

(57)【要約】

【課題】微生物を効果的に不活化できる紫外光照射装置、及び当該紫外光照射装置の使用方法を提供する。
【解決手段】紫外光照射装置は、主たる発光波長が１９０ｎｍ～２３５ｎｍである紫外光を放射する光源と、前記光源を収容する筐体と、前記光源より放射された前記紫外光を前記筐体の外へ取り出す取出し部と、前記紫外光を拡散させる拡散部材と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

主たる発光波長が１９０ｎｍ～２３５ｎｍである紫外光を放射する光源と、
前記光源を収容する筐体と、
前記光源より放射された前記紫外光を前記筐体の外へ取り出す取出し部と、
前記紫外光を拡散させる拡散部材と、
を備えることを特徴とする、微生物を不活化させるための紫外光照射装置。

【請求項2】

１９０ｎｍ～２３０ｎｍの波長帯域の紫外光を透過し、２４０ｎｍ～３００ｎｍの波長帯域の紫外光を実質的に透過しない光学フィルタをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の紫外光照射装置。

【請求項3】

前記光学フィルタ及び前記拡散部材が前記取出し部に配置され、
前記光学フィルタは、前記光源と前記拡散部材との間に位置することを特徴とする、請求項２に記載の紫外光照射装置。

【請求項4】

前記筐体内に、前記光源より放射された光を反射させる反射部材をさらに備えることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の紫外光照射装置。

【請求項5】

前記拡散部材は、石英ガラス、フッ素系樹脂、ポリエチレン又はＰＥＴを主とする材料で構成されていることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の紫外光照射装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載の紫外光照射装置を、出射される紫外光の少なくとも一部が有人空間に向けて照射されるように配置し、前記紫外光照射装置に前記紫外光を照射させる、紫外光照射装置の使用方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、紫外光照射装置及び紫外光照射装置の使用方法に関する。

【背景技術】

【0002】

細菌、真菌及びウイルス等の微生物は、波長２６０ｎｍ付近に最も高い吸収特性を示すことが知られている。そのため、微生物の存在する物体表面や空間に向けて、波長２５４ｎｍ付近に高い発光スペクトルを示す紫外光を照射し、微生物を不活化させる技術が、従来から知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、紫外光を出射する殺菌ランプを調理場等に取り付けて、調理場の殺菌を行うことが記載されている。また、特許文献２には、室内に浮遊する細菌やウイルスに紫外光を照射して殺菌することが記載されている。

【0004】

加えて、特許文献１や特許文献２に記載の紫外光照射装置は、人体に有害な紫外光を使用している。そのため、紫外光が人体に向かわないように、出射する紫外光に指向性を持たせるなどの対策をとっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実開昭６３－１８７２２１号公報

【特許文献2】特開２０１７－０１８４４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、細菌、真菌及びウイルス等の微生物は、特に、人体の表面（例えば、皮膚や髪の毛）や、人が頻繁に接触する物体表面（例えば、家具や事務機器）、又は人体近傍の空間に多い。

【0007】

人体に有害な紫外光を照射することの危険性から、従来の紫外光照射装置では、人体の表面、人が頻繁に接触する物体表面、及び人体近傍の空間など、微生物を最も不活化させるべき肝心の場所に向けて、紫外光を照射することができなかった。よって、従来の紫外光照射装置は、微生物の不活化に限界があった。

【0008】

本発明は、人体に対する安全性を確保しつつ、微生物を効果的に不活化できる紫外光照射装置、及び当該紫外光照射装置の使用方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

紫外光は全ての波長帯域において人体に対する有害性を示すわけではない。２４０ｎｍ以上のＵＶＣ波はヒト細胞に対する有害性が報告されているが、それよりも波長帯が短い紫外光は、ヒト細胞に対する貫通力が小さくなるため、人体に対する有害性が極めて低くなる。そこで、本発明者は、人体に対する有害性を抑制しつつ、微生物を不活化するため、主たる発光波長が１９０ｎｍ～２３５ｎｍの紫外光を使用することに着眼した。

【0010】

本発明の紫外光照射装置は、
主たる発光波長が１９０ｎｍ～２３５ｎｍである紫外光を放射する光源と、
前記光源を収容する筐体と、
前記光源より放射された前記紫外光を前記筐体の外へ取り出す取出し部と、
前記紫外光を拡散させる拡散部材と、を備える。

【0011】

この紫外光照射装置は、人体に対して有害とされる２４０ｎｍ以上の波長帯域の紫外光が抑制されているため、拡散部材を使用して紫外光の配光角を拡大できる。その結果、微生物を不活化させたい場所（人体の表面、人が頻繁に接触する物体表面、人体近傍の空間、または人が不在の空間を含む）に対して、広範囲にムラなく（ムラを小さく）紫外光を照射できる。よって、人体に対する安全性を確保しつつ、微生物を効果的に不活化できる。

【0012】

本明細書において、微生物とは、原核生物である細菌類、及び真核生物であるカビ等の真菌類など細胞構造を有する原生生物全般と、細胞構造を有しないゲノムとしてＤＮＡ又はＲＮＡの核酸を有するウイルスと、を含むものである。

【0013】

本明細書において、不活化とは、原生生物の場合、細胞内のＤＮＡもしくは酵素（タンパク質）又は細胞膜を破壊すること等により死滅させること、又は細胞の増殖機能を取り除くことのいずれかを指す。不活化とは、ウイルスの場合、ＤＮＡ又はＲＮＡを破壊することにより、細胞への感染力を失わせることを指す。

【0014】

本明細書において「主たる発光波長」とは、ある波長λに対して±１０ｎｍの波長域Ｚ（λ）を発光スペクトル上で規定した場合において、発光スペクトル内における全積分強度に対して４０％以上の積分強度を示す波長域Ｚ（λｉ）における、波長λｉを指す。例えばＫｒＣｌ、ＫｒＢｒ、ＡｒＦを含む発光ガスが封入されているエキシマランプなどのように、半値幅が極めて狭く、且つ、特定の波長においてのみ光強度を示す光源においては、通常は、相対強度が最も高い波長（主たるピーク波長）をもって、主たる発光波長として構わない。

【0015】

前記紫外光照射装置は、１９０ｎｍ以上かつ２３０ｎｍ以下の波長帯域の紫外光を透過し、２４０ｎｍ～３００ｎｍの波長帯域の紫外光を実質的に透過しない光学フィルタをさらに備えても構わない。人体に対して影響を及ぼすおそれのある、２４０ｎｍ～３００ｎｍの波長帯域の紫外光を透過させないことで、人体に対する安全性が向上する。

【0016】

前記光学フィルタ及び前記拡散部材が前記取出し部に配置され、前記光学フィルタは、前記光源と前記拡散部材との間に位置しても構わない。

【0017】

前記紫外光照射装置は、前記筐体内に、前記光源より放射された光を反射させる反射部材をさらに備えても構わない。これにより、紫外光照射装置から出射される光の照度を高める。

【0018】

前記拡散部材は、石英ガラス、フッ素系樹脂、ポリエチレン又はＰＥＴを主とする材料で構成されていても構わない。

【0019】

本発明の紫外光照射装置の使用方法は、前記紫外光照射装置を、出射される紫外光の少なくとも一部が有人空間に向けて照射されるように配置し、前記紫外光照射装置に前記紫外光を照射させる。

【発明の効果】

【0020】

微生物を効果的に不活化できる紫外光照射装置、及び当該紫外光照射装置の使用方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】紫外光照射装置の外観を模式的に示す斜視図である。

【図2】紫外光照射装置の外観を模式的に示す斜視図である。

【図3】紫外光照射装置から光源と電極ブロックのみを取り出して示す斜視図である。

【図4】紫外光照射装置の、ＸＹ平面における断面模式図である。

【図5】拡散部材による出射光の配光角の拡大作用について説明する図である。

【図6】発光ガスにＫｒＣｌが含まれるエキシマランプの発光スペクトルの一例である。

【図7】光学フィルタの透過スペクトルの一例を示すグラフである。

【図8】光学フィルタに対する紫外光の入射角を説明するための模式的な図面である。

【図9】拡散部材の作用を計測するための計測設備を模式的に示す図である。

【図10A】光学フィルタを有しない紫外光照射装置における、回転角の変化に対する相対照度を表すグラフである。

【図10B】光学フィルタを有する紫外光照射装置における、回転角の変化に対する相対照度を表すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

紫外光照射装置の各実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比は必ずしも実際の寸法比と一致しておらず、各図面間においても寸法比は必ずしも一致していない。

【0023】

以下において、各図面は、適宜、ＸＹＺ座標系を参照しながら説明される。ＸＹＺ座標系は、放射される紫外光の光軸上の光線が進行する方向を＋Ｘ方向とし、Ｘ方向に直交する平面をＹＺ平面としている。なお、本明細書において、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「＋Ｘ方向」、「－Ｘ方向」のように、正負の符号を付して記載される。正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Ｘ方向」と記載される。すなわち、本明細書において、単に「Ｘ方向」と記載されている場合には、「＋Ｘ方向」と「－Ｘ方向」の双方が含まれる。Ｙ方向及びＺ方向についても同様である。

【0024】

＜第一実施形態＞
［紫外光照射装置の概要］
図１、図２及び図３を参照しながら、本発明の紫外光照射装置の一実施形態を説明する。図１及び図２は、紫外光照射装置の外観を模式的に示す斜視図である。図３は、紫外光照射装置から光源と電極ブロックのみを取り出して示す図である。

【0025】

本実施形態の紫外光照射装置１０は、紫外光を放射するエキシマランプ３（図２又は図３参照）と、エキシマランプ３を収容する筐体２と、エキシマランプ３より放射された紫外光を、筐体２の外へ＋Ｘ方向に取り出す取出し部４と、紫外光を拡散させる拡散部材５と、後述する光学フィルタ６と、を有する。図１及び図２において、矢印Ｌ１は、エキシマランプ３より出射する紫外光の光軸と、光軸上の光線の進行方向を示す。

【0026】

本実施形態において、筐体２は、中央に取出し部４である開口を有する第一枠２ａと、開口を有さない第二枠２ｂと、から構成され、第二枠２ｂと第一枠２ａとが嵌め合わされて、筐体２に囲まれた内部空間が形成される。この内部空間には、エキシマランプ３と、エキシマランプ３に電力を供給する二つの電極ブロック（９ａ，９ｂ）とが配置されている。

【0027】

二つの電極ブロック（９ａ，９ｂ）は、第二枠２ｂの内部空間に接する面に固定されている（図２、図３参照）。第二枠２ｂの外側に接する面には、二つの接続端子（８ａ，８ｂ）が設けられる。二つの接続端子（８ａ，８ｂ）は、それぞれ、第二枠２ｂを挟んで電極ブロック（９ａ，９ｂ）と導通している。二つの接続端子（８ａ，８ｂ）には、それぞれ、外部電源（不図示）より給電される給電線（７ａ，７ｂ）が接続される。なお、二つの電極ブロック（９ａ，９ｂ）は、導電性の材料（例えば、Ａｌ、Ａｌ合金、ステンレスなど）から構成される。

【0028】

［光源］
図３を参照しながら、エキシマランプ３の一実施形態を説明する。本実施形態では、エキシマランプ３として、Ｚ方向に離間して配置された３本のエキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ）を備える。二つの電極ブロック（９ａ，９ｂ）は、それぞれのエキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ）の発光管の外表面に接触する。これによりエキシマランプ３は給電され、点灯する。

【0029】

本実施形態において、エキシマランプ３は、発光管の内部にＫｒＣｌを含む発光ガスが封入されたＫｒＣｌエキシマランプを使用している。そのため、エキシマランプ３は、主たるピーク波長が１９０ｎｍ～２３０ｎｍである紫外光を放射する。特に、ＫｒＣｌエキシマランプは、主たるピーク波長が２２２ｎｍ近傍の紫外光を出射する。

【0030】

エキシマランプ３は、ＫｒＣｌエキシマランプに限らない。例えば、発光管の内部にＫｒＢｒを含む発光ガスが封入された、ＫｒＢｒエキシマランプを使用しても構わない。ＫｒＢｒエキシマランプは、主たるピーク波長が２０７ｎｍ近傍の紫外光を出射する。

【0031】

エキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ）の発光管の大きさは、管軸方向（Ｙ方向）の長さが１５ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であり、外径が２ｍｍ以上、１６ｍｍ以下であるとよい。

【0032】

［拡散部材］
図４は、紫外光照射装置１０の、ＸＺ平面における断面模式図である。本実施形態の紫外光照射装置１０では、取出し部４を構成する開口に、紫外光を拡散させる拡散部材５と光学フィルタ６とが配置されている。なお、「取出し部に配置」とは、拡散部材５又は光学フィルタ６が光取出し面に対して完全に一体化されて配置されている場合の他、拡散部材５又は光学フィルタ６が光取り出し面に対してＸ方向に微小な距離（例えば数ｍｍから十数ｍｍ）だけ離間した位置に配置されている場合を含む。

【0033】

エキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ）から放射された光は、光学フィルタ６において特定の波長帯域について遮断される。光学フィルタ６の詳細は後述する。光学フィルタ６から出射した光線束Ｆ１は拡散部材５で拡散され、光の拡がる角度、すなわち配光角、が大きくなる。

【0034】

図５を参照しながら、拡散部材５の作用である、出射光の配光角の拡大について説明する。図５において、仮に拡散部材を有していない場合、紫外光照射装置１０から紫外光の光線束Ｆ２が、光軸（矢印Ｌ１）を中心に配光角θ２で出射される。拡散部材５を有している場合、紫外光の光線束Ｆ１が配光角θ１で出射される。拡散部材５を有している場合の配光角θ１は、拡散部材を有していない場合の配光角θ２よりも大きくなる。配光角（θ１，θ２）は、光軸を中心に拡がる光線束（Ｆ１，Ｆ２）の、光軸から最も離れた最外側の対向する光線同士のなす角として定義される。なお、光線束（Ｆ１，Ｆ２）は、中心である光軸の回りに拡がっており、光軸Ｌ１上の光線の輝度に対して１／２以上の輝度を有する光線の束として定義される。

【0035】

紫外光照射装置１０は、拡散部材５で出射光の配向角を拡大させることにより、広い範囲に亘って紫外光を照射できる。これにより、微生物を不活化させたい領域を、少数の紫外光照射装置でカバーできるようになり、コスト効果に優れる。

【0036】

次に、拡散部材５のもう一つの作用である、出射光のムラの抑制について説明する。ムラがない（又は、ムラが小さい）ことは、局所的に弱い光を受ける領域が減少するため、不活化効果の小さい領域が減少する。さらに、局所的に強い光を受ける領域が減少するため、より高いレベルでの安全性を確保しつつ、紫外光の照射量の上限の制約を受けにくくする。これについて以下に詳述する。

【0037】

人を含む環境に対する紫外光照射は、その照射量を抑えることが求められる場合がある。例えば、ＡＣＧＩＨ（American Conference of Governmental Industrial Hygienists：米国産業衛生専門家会議）、又はＪＩＳ Ｚ ８８１２（有害紫外放射の測定方法）では、人体への１日（８時間）あたりの紫外光照射量が、波長ごとに許容限界値（ＴＬＶ：Threshold Limit Value）以下となるように、規定されている。

【0038】

上述したように、本発明で使用される出射光の波長は、人体に対する有害性が極めて低い波長であるが、さらに安全性を高めるためには、上述したＴＬＶの規定を満たすように紫外光の照射量を設定することが望ましい。

【0039】

出射光のムラが大きいことは、局所的に強い光を受ける領域と局所的に弱い光を受ける領域との強度差が大きいことを表す。上述したＴＬＶの規定を満たすように紫外光の照射量を設定する場合、局所的に強い光を受ける領域に合わせて設定することが望ましい。そうすると、紫外光照射量の上限の制約を受けやすくなる。

【0040】

反対に、出射光のムラが小さくなると、領域ごとの光の強度差が小さくなって、紫外光照射量の上限の制約を受けにくくなる。よって、紫外光照射装置１０は、拡散部材５で出射光のムラを抑制することにより、より高いレベルでの安全性を確保しつつ、紫外光照射量の上限の制約を受けにくくする。

【0041】

さらに高いレベルでの安全性を確保するために、拡散部材５によって紫外光の局所的な最大照度（最も強度の高い光が照射される局所領域での照度）を抑制しても構わない。例えば、拡散部材５の光放射面における紫外光の局所的な最大照度を１ｍＷ／ｃｍ^２以下に抑制するように、拡散部材の材質、厚み、形状等を選定又は調整してもよい。

【0042】

拡散部材５は、紫外光の照射によって微生物を不活化させる観点から、波長１９０ｎｍ～２３５ｎｍの紫外光に対して透過性を示すものが用いられる。拡散部材５は、１９０ｎｍ～２３５ｎｍを除く波長の紫外光の透過を抑制するものでも構わない。

【0043】

拡散部材５は、紫外光のみならず、可視光に対して拡散効果を有していてもよい。本発明に記載の紫外光照射装置１０は、多様な場所や設備に適用が想定される。仮に、紫外光照射装置１０の内部のエキシマランプ３や電極ブロック等が明瞭に識別されると、周囲の景観や設備外観を損なわせる虞がある。しかしながら、可視光に対して拡散効果を有する拡散部材を取出し部４に配置すると、紫外光照射装置１０の内部のエキシマランプ３を視認できなくするか、鮮明に見えなくすることを可能にし、周囲の景観や設備外観と調和させつつ、微生物の不活化を行うことができる。

【0044】

拡散部材５の形状や厚みは特に限定されず、例えばフィルム状でも構わないし、板状でも構わない。拡散部材５は、例えば、紫外光を透過する母材の表面に微細な凹凸を設けること、又は、紫外光を透過する母材の内部に、空隙又は屈折率の異なる物質を混在させること、により形成される。微細な凹凸は、エッチング処理又はブラスト処理等により母材の表面を部分的に削り取って形成しても構わないし、母材の表面に樹脂等の粒を部分的に付加して（又は印刷して）形成しても構わない。

【0045】

拡散部材５の材質は、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンもしくはＰＥＴ等の樹脂、又はＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦのようなフッ素系樹脂を主とする材料としても構わないし、石英ガラス等のガラスを主とする材料としても構わない。ＰＴＦＥや石英ガラスは経年劣化を起こしにくい点で、拡散部材５の材質として特に優れている。

【0046】

［光学フィルタ］
光学フィルタ６は、特定の波長帯域の紫外光を遮断する、すなわち、実質的に透過しない、バンドパスフィルタとして機能する。例えば、ＫｒＣｌエキシマランプの場合、図６に示すように、放射される紫外光のスペクトルには、ほぼ主たるピーク波長である２２２ｎｍ近傍に光出力が集中している一方で、人体に影響を及ぼすおそれのある、波長２４０ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の波長帯域の紫外光についても、わずかながら光出力が認められる。本実施形態では、取出し部４を構成する領域に光学フィルタ６を設けることで、２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外光を実質的に透過しないようにする。これにより、紫外光照射装置の人体に対する安全性がさらに向上する。

【0047】

本明細書において、「紫外光を実質的に透過しない」とは、波長１９０ｎｍ～２３５ｎｍの波長帯域におけるピーク波長の紫外線強度に対して、少なくとも５％以下の紫外線強度に抑制されることを意味する。本発明では、光学フィルタを用いることで２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外光の強度が、ピーク波長の強度に対して５％以下に遮光される。なお、光学フィルタで遮光させたい波長帯域の光について、光学フィルタを透過した紫外光の強度が、ピーク波長の強度に対して２％以下まで抑制されると、さらに好ましい。

【0048】

ところで、光学フィルタ６には、屈折率の異なる複数の誘電体多層膜で構成されることがあるが、誘電体多層膜で構成されるフィルタは、紫外光の入射角に応じて、透過率が不可避的に変化してしまう。

【0049】

図７は、光学フィルタ６の透過スペクトルの一例を、紫外光が光学フィルタ６に対して入射するときの入射角別に示すグラフである。このグラフの例は、光学フィルタ６は、エキシマランプ３の発光ガスがＫｒＣｌを含む場合、すなわち、エキシマランプ３が主たるピーク波長２２２ｎｍの紫外光を発する場合を想定して設計されている。グラフ内の各曲線は、波長を異ならせながら、光学フィルタ６に対して入射した光の強度と、光学フィルタ６から出射された光の強度の比率をプロットして得られる。入射角は、図８に示すように、光学フィルタ６の入射面に対する法線６Ｎと、光学フィルタ６の入射面に入射される紫外光Ｌ２との角度θ３で定義される。

【0050】

光学フィルタ６は、図７のグラフから、入射角（角度θ３）の小さい光成分を透過しやすい一方で、入射角の大きい光成分を透過しにくいことがわかる。その結果、光学フィルタ６からの出射光は、光学フィルタ６への入射光に比べて、入射角の小さい光成分の比率が高まり、配光角が小さくなる。別の言い方をすれば、光学フィルタ６は、光の配光角を小さくする。

【0051】

このような事情から、上述した拡散部材５は、配光角を小さくする光学フィルタ６を使用する場合に、特に顕著な効果が得られる。つまり、光学フィルタ６を使用して配光角が小さくなった場合においても、拡散部材５を光学フィルタ６の後段に配置（つまり、光学フィルタ６を、エキシマランプ３と拡散部材５との間に配置）すると、紫外光照射装置１０は、大きな配光角を得ることができる。ただし、紫外光照射装置１０において、光学フィルタ６は必須の構成でない。

【0052】

［使用方法］
本発明に係る紫外光照射装置の使用態様としては、出射される紫外光が有人空間に向けて照射されるように配置し、紫外光照射装置に紫外光を照射させることができる。有人空間とは、実際に人がいるか否かは問わず、人が立ち入ることのできる空間を意味する。有人空間には、例えば、住宅、事業所、学校、病院もしくは劇場などの建物内の空間、又は、例えば、自動車、バス、電車もしくは飛行機などの乗り物内の空間を含む。取出し部４が有人空間を向くように、紫外光照射装置１０を、有人空間に面する天井、壁、柱又は床等に配置する。そして、紫外光照射装置１０を点灯させて、有人空間に向けて紫外光を照射する。

【0053】

この使用方法は、従来のように、人体を避けて紫外光を照射する必要が無く、微生物を最も不活化させるべき肝心の場所である、人体の表面（皮膚等）、人が頻繁に接触する物体表面、又は人体近傍の空間を含む、有人空間全体にムラなく（ムラを小さく）紫外光を照射できる。そのため、微生物の不活化を効果的に行うことができる。

【0054】

上記紫外光照射装置を、蛍光灯やＬＥＤ等の照明設備に内蔵させても構わない。照明設備に内蔵させる場合、紫外光照射装置で使用される上記拡散部材を、照明設備で使用される可視光用の拡散部材と共用しても構わない。

【0055】

以上で、紫外光照射装置及び紫外光照射装置を使用方法の実施形態を説明したが、本発明は上記した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、上記の実施形態に種々の変更又は改良を加えることができる。

【0056】

例えば、光源としてエキシマランプ３を使用する例を説明したが、光源としてＬＤ又はＬＥＤで構成される固体光源を使用しても構わない。

【0057】

例えば、主たる発光波長が１９０ｎｍ～２３０ｎｍである紫外光を放射する光源を使用しても構わない。主たる発光波長の上限が２３０ｎｍである紫外光は、主たる発光波長の上限が２３５ｎｍである紫外光よりも、人体に対する安全性がさらに高まる。

【0058】

例えば、主たる発光波長が２００ｎｍ～２３０ｎｍである紫外光を放射する光源を使用しても構わない。主たる発光波長の下限が２００ｎｍである紫外光は、主たる発光波長の下限が１９０ｎｍである紫外光よりも、大気中の酸素を分解してオゾンを生成する能力が低い。オゾンの濃度が高い気体は人体に対する有害性を示すため、オゾンの発生を抑制することにより、人体に対する安全性がさらに高まる。

【0059】

例えば、光学フィルタとして、２００ｎｍ～２３０ｎｍの波長帯域の紫外光を透過し、２４０ｎｍ～３００ｎｍの波長帯域の紫外光に加えて、２００ｎｍ未満の波長帯域の紫外光を実質的に透過しない光学フィルタを使用しても構わない。２００ｎｍ未満の波長帯域の紫外光を実質的に透過させないようにすることで、オゾンの発生を抑制し、人体に対する安全性がさらに高まる。

【0060】

例えば、筐体２内に、光源により放射された光を反射させる反射部材を配置しても構わない。反射部材を配置することにより、光源から筐体２の内壁へ向かう光を少なくして、取出し部４へ向かう光を増やし、紫外光照射装置１０から出射される光の照度を高める。

【0061】

反射部材の例として、電極ブロック（９ａ，９ｂ）に、紫外光に対する反射性を示す材料を成膜するか、上記電極ブロック（９ａ，９ｂ）自体を紫外光に対する反射性を示す材料で構成する。電極ブロック（９ａ，９ｂ）の表面が反射性を示すと、電極ブロック（９ａ，９ｂ）は、紫外光を取出し部４へ指向させる反射部材として機能する。また、電極ブロック（９ａ，９ｂ）とは別体の、より多くの光を取出し部４へ指向させるための反射部材を設けても構わない。

【0062】

上記紫外光照射装置では、拡散部材５が光学フィルタ６に接するように示されているが、拡散部材５は光学フィルタ６と離間するように配置されていても構わない。また、拡散部材５又は光学フィルタ６は、取出し部４を構成する筐体２の開口に配置されるのみならず、筐体２の外側に位置するように配置しても構わない。

【実施例0063】

上記実施形態で示した紫外光照射装置１０の実施例について、拡散部材を使用することによる配光角の拡大効果を確認した。紫外光照射装置１０の詳細は後述する。図９に、紫外光照射装置の配光角を計測するための計測設備４０を示す。計測設備４０は、紫外光照射装置１０、紫外光照射装置１０を載置するための回転ステージ３０、及び照度計３１を含む。なお、照度計３１には、浜松ホトニクス社製 ＵＶ ＰＯＷＥＲ ＭＥＴＯＲ Ｃ８０２６を使用している。

【0064】

計測設備４０は、回転ステージ３０、回転ステージ３０に載置された紫外光照射装置１０、及び、紫外光照射装置１０から距離ｄ１：３００（ｍｍ）離れた位置に配置された照度計３１を含む。紫外光照射装置１０の光軸Ｌ１上に照度計３１が位置するように、紫外光照射装置１０が照度計３１に対向配置されるときの、回転ステージ３０の位置を初期位置Ｐ０とする。回転ステージ３０は、初期位置Ｐ０から、図９に示す回転方向Ｒに回転させる。図９では、初期位置Ｐ０の回転ステージ３０及び紫外光照射装置１０を点線で示し、回転方向Ｒに所定時間回転させた後の回転ステージ３０及び紫外光照射装置１０を実線で示す。

【0065】

紫外光照射装置１０の光軸Ｌ１と、紫外光照射装置１０から照度計３１に入射する光線Ｌ３との間になす角θ４は、回転角を表す。回転角θ４が０度（ｄｅｇ）である初期位置Ｐ０から回転角θ４を大きくして（回転ステージ３０を回転させて）、回転角θ４が８０度（ｄｅｇ）になるまで、紫外光照射装置１０から紫外光照射装置を照射しつつ照度計３１で照度を測定した。

【0066】

実施例１では、上述の紫外光照射装置１０から、光学フィルタ６を取り除いたものを使用した。比較例１では、上述の紫外光照射装置１０から、光学フィルタ６と拡散部材５を取り除いたものを使用した。実施例１と比較例１との間で、拡散部材５の有無以外の紫外光照射装置１０の構成に違いはない。実施例２では、上述の紫外光照射装置１０と同じものを使用した。つまり、実施例２は、光学フィルタ６と拡散部材５を有する。比較例２では、上述の紫外光照射装置１０から、拡散部材５を取り除いたものを使用した。なお、拡散部材５は、０．５ｍｍの厚みを有し、表面に微小な凹凸のあるＰＴＦＥシートである。

【0067】

測定した照度結果に基づいて相対照度を求めた。相対照度は、任意の回転角における照度測定値を、回転角０度（ｄｅｇ）における照度測定値で除して求められる。つまり、相対照度とは、光軸方向に進行する光線の照度を１としたときの、任意の角度に進行する光線の照度の相対値である。回転角の変化に対する相対照度を表すグラフを、図１０Ａ及び図１０Ｂに示した。

【0068】

光学フィルタ６を有していない紫外光照射装置について、図１０Ａを参照すると、拡散部材５を有する実施例１は、拡散部材５のない比較例１に比べて、幅広い角度範囲に対して高い相対照度を示している。相対照度が０．５０（回転角０度（光軸）における照度の半分の測定照度）となる回転角について、実施例１は、比較例１に対してΔｒ１（＝約４度）分だけ大きい。配光角は、相対照度が０．５０となる回転角の２倍で求められることを踏まえると、実施例１は、比較例１に対して配光角が約８度拡大しているといえる。これより、拡散部材５を設けることにより、配光角が拡大したことがわかる。

【0069】

光学フィルタ６を有している紫外光照射装置について、図１０Ｂを参照すると、拡散部材５を有する実施例２は、拡散部材５のない比較例２に比べて、幅広い角度範囲に対して高い相対照度を示している。相対照度が０．５０となる回転角について、実施例２は、比較例２に対してΔｒ２（＝約２８度）大きい。配光角は、相対照度が０．５０となる回転角の２倍で求められることを踏まえると、実施例２は、比較例２に対して配光角が約５６度拡大しているといえる。これより、拡散部材５を設けることにより配光角が拡大したことがわかる。また、実施例１と実施例２とを比較すると、この配光角の拡大は、光学フィルタ６を有している場合に、特に顕著に表れることがわかる。

【符号の説明】

【0070】

２ ：筐体
２ａ ：（筐体の）第一枠
２ｂ ：（筐体の）第二枠
３ ：エキシマランプ
４ ：取出し部
５ ：拡散部材
６ ：光学フィルタ
７ａ，７ｂ：給電線
８ａ，８ｂ：接続端子
９ａ，９ｂ：電極ブロック
１０ ：紫外光照射装置
３０ ：回転ステージ
３１ ：照度計
４０ ：計測設備

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【手続補正書】

【提出日】2021-10-15

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項1】

主たる発光波長が１９０ｎｍ～２３５ｎｍである紫外光を放射する光源と、
前記光源を収容する筐体と、
前記光源より放射された前記紫外光を前記筐体の外へ取り出す取出し部と、
１９０ｎｍ～２３０ｎｍの波長帯域に属する、前記主たる発光波長の紫外光を透過し、２４０ｎｍ～３００ｎｍの波長帯域の紫外光を実質的に透過しない光学フィルタと、
前記紫外光を拡散させる拡散部材と、を備え、
前記光学フィルタは、前記光源と前記拡散部材との間に位置し、
前記拡散部材は可視光に対して拡散効果を有することを特徴とする、微生物を不活化させるための紫外光照射装置。

【請求項2】

前記拡散部材は、前記拡散部材の光放射面における紫外光の局所的な最大照度を１ｍＷ／ｃｍ ^２ 以下に抑制することを特徴とする、請求項１に記載の紫外光照射装置。

【請求項3】

前記光学フィルタ及び前記拡散部材が前記取出し部に配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の紫外光照射装置。

【請求項4】

前記筐体内に、前記光源より放射された光を反射させる反射部材をさらに備えることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の紫外光照射装置。

【請求項5】

前記拡散部材は、石英ガラス、フッ素系樹脂、ポリエチレン又はＰＥＴを主とする材料で構成されていることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の紫外光照射装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載の紫外光照射装置を、出射される紫外光の少なくとも一部が有人空間に向けて照射されるように配置し、前記紫外光照射装置に前記紫外光を照射させる、紫外光照射装置の使用方法。

【手続補正書】

【提出日】2022-03-23

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項1】

微生物を不活化させるための紫外光照射装置であって、
主たる発光波長が１９０ｎｍ～２３５ｎｍである紫外光を放射する光源と、
前記光源を収容する筐体と、
前記光源より放射された前記紫外光を前記筐体の外へ取り出す取出し部と、
１９０ｎｍ～２３０ｎｍの波長帯域に属する、前記主たる発光波長の紫外光を透過し、２４０ｎｍ～３００ｎｍの波長帯域の紫外光を実質的に透過しない光学フィルタと、
前記紫外光を拡散させる拡散部材と、を備え、
前記光学フィルタは、前記光源と前記拡散部材との間に位置し、
前記拡散部材は可視光に対して拡散効果を有し、
前記取出し部が有人空間を向くよう配置されることを特徴とする紫外光照射装置。

【請求項2】

前記拡散部材は、前記拡散部材の光放射面における紫外光の局所的な最大照度を１ｍＷ／ｃｍ^２以下に抑制することを特徴とする、請求項１に記載の紫外光照射装置。

【請求項3】

前記光学フィルタ及び前記拡散部材が前記取出し部に配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の紫外光照射装置。

【請求項4】

前記筐体内に、前記光源より放射された光を反射させる反射部材をさらに備えることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の紫外光照射装置。

【請求項5】

前記拡散部材は、石英ガラス、フッ素系樹脂、ポリエチレン又はＰＥＴを主とする材料で構成されていることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の紫外光照射装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載の紫外光照射装置を、出射される紫外光の少なくとも一部が有人空間に向けて照射されるように配置し、前記紫外光照射装置に前記紫外光を照射させる、紫外光照射装置の使用方法。