特開 2022-72989 紫外線殺菌装置

(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】P2022072989

(43)【公開日】2022-05-17

(54)【発明の名称】紫外線殺菌装置

(51)【国際特許分類】

   A61L 2/10 20060101AFI20220510BHJP

【ＦＩ】

A61L2/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020182723

(22)【出願日】2020-10-30

(71)【出願人】

【識別番号】000208765

【氏名又は名称】株式会社エンプラス

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森岡 心平

【テーマコード（参考）】

4C058

【Ｆターム（参考）】

4C058AA08

4C058AA30

4C058BB06

4C058CC04

4C058EE02

4C058KK02

4C058KK22

4C058KK32

(57)【要約】

【課題】安全性を確保しつつ、適切に殺菌できる紫外線殺菌装置を提供すること。
【解決手段】紫外線殺菌装置は、紫外線を出射するための複数の光源と、複数の光源の上部に配置され、複数の光源から出射された紫外線を拡散させるための１または２以上の拡散部材とを有する。拡散部材に対して複数の光源と反対側に、複数の光源の発光面から離れて配置された殺菌対象である仮想平面上における紫外線の照度は、１～３ｍＷ／ｃｍ^２の範囲内である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

紫外線を出射するための複数の光源と、
前記複数の光源の上部に配置され、前記複数の光源から出射された紫外線を拡散させるための１または２以上の拡散部材と、
を有し、
前記拡散部材に対して前記複数の光源と反対側に、前記複数の光源の発光面から離れて配置された殺菌対象である仮想平面上における紫外線の照度は、１～３ｍＷ／ｃｍ^２の範囲内であって、
前記拡散部材は、前記光源から出射される光のうち光軸方向を含む光軸近傍の光を最も拡散させる、
紫外線殺菌装置。

【請求項2】

前記拡散部材は、前記複数の光源に対応してそれぞれ配置された、紫外線を入射させる入射面と前記入射面で入射した紫外線を出射させる出射面とをそれぞれ含む複数の拡散レンズである、請求項１に記載の紫外線殺菌装置。

【請求項3】

前記光源から出射され前記拡散部材で拡散された紫外線の半値角は、４５～６５°の範囲内である、請求項１または請求項２に記載の紫外線殺菌装置。

【請求項4】

前記拡散部材に対して前記光源と反対側に配置され、前記拡散部材で拡散された紫外線を透過させるカバーをさらに有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の紫外線殺菌装置。

【請求項5】

前記複数の光源のうちの１つの光源から出射される紫外線の前記仮想平面上の最大照度を１とした場合における、前記仮想平面上の紫外線の相対照度は、０．７５～１．２５の範囲内である、請求項１～４のいずれか一項に記載の紫外線殺菌装置。

【請求項6】

前記紫外線の照度は、前記複数の光源の発光面から２５ｍｍ離れて配置された殺菌対象である仮想平面上における照度である、請求項１～５のいずれか一項に記載の紫外線殺菌装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、紫外線殺菌装置に関する。

【背景技術】

【0002】

病院内における院内感染の原因として、医療従事者などの靴の裏や配膳用台車の車輪に付着した菌やウイルスなど（以下まとめて「菌」ともいう）が拡散されることが知られている。このような院内感染に対しては、薬品を染み込ませたマットを用いて殺菌が行われている。ところが、薬品を染み込ませたマットを用いた殺菌方法では、薬品が床を腐食するおそれがある。また、靴の裏に付着して残留した薬品により、死滅しなかった菌が拡散されるおそれがある。一方、菌の不活化は、一般に紫外線Ｃ波（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｃ；ＵＶＣ）を照射することにより行われている。しかしながら、ＵＶＣは網膜などの人体への悪影響が知られており、ＵＶＣを照射されることに対して安全基準が定められている。また、靴の裏や配膳用台車の車輪を殺菌する装置として、床に埋め込まれた殺菌装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１には、床に配置する殺菌装置が記載されている。特許文献１に記載の殺菌装置は、紫外線を出射する複数のＬＥＤと、各ＬＥＤ間を区切るグリッドとを有する。特許文献１に記載の殺菌装置では、ＬＥＤから出射された紫外線の透過をグリッドで妨げることで、所定の領域に紫外線を照射している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第１０１１７９５８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の殺菌装置では、紫外線を出射する光源としてＬＥＤを使用しており、ＬＥＤの有する指向性により、人体に悪影響をおよぼすおそれがある。一方、出射される紫外線の光量の少ないＬＥＤを使用すると、殺菌できないおそれがある。

【0006】

そこで、本発明の目的は、安全性を確保しつつ、適切に殺菌できる紫外線殺菌装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一実施の形態に係る紫外線殺菌装置は、紫外線を出射するための複数の光源と、前記複数の光源の上部に配置され、前記複数の光源から出射された紫外線を拡散させるための１または２以上の拡散部材と、を有し、前記拡散部材に対して前記複数の光源と反対側に、前記複数の光源の発光面から離れて配置された殺菌対象である仮想平面上における紫外線の照度は、１～３ｍＷ／ｃｍ^２の範囲内であって、前記拡散部材は、前記光源から出射される光のうち光軸方向を含む光軸近傍の光を最も拡散させる。

【発明の効果】

【0008】

本発明の紫外線殺菌は、例えば靴の裏や配膳用台車の車輪などを、安全性を確保しつつ適切に殺菌できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１Ａ、Ｂは、本発明の実施の形態１に係る紫外線殺菌装置の構成を示す図である。

【図2】図２Ａ～Ｄは、本発明の実施の形態１に係る紫外線殺菌装置における拡散部材の構成を示す図である。

【図3】図３は、仮想平面上における紫外線の照度分布を示すグラフである。

【図4】図４は、紫外線の照射時間と、光源の発光面からの距離との関係を示すグラフである。

【図5】図５Ａ～Ｄは、本発明の実施の形態２に係る紫外線殺菌装置における拡散部材の構成を示す図である。

【図6】図６Ａ、Ｂは、仮想平面上における紫外線の照度分布を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施の形態に係る紫外線殺菌装置について、図面を参照して詳細に説明する。

【0011】

［実施の形態１］
（紫外線殺菌装置の構成）
図１Ａ、Ｂは、本発明の実施の形態１に係る紫外線殺菌装置の構成を示す図である。図１Ａは、紫外線殺菌装置の平面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示されるＡ－Ａ線の断面模式図である。図１Ｂでは、光源（拡散部材）間の距離を短く示している。

【0012】

図１Ａ、Ｂに示されるように、紫外線殺菌装置１００は、複数の光源１１０と、拡散部材１２０とを有する。紫外線殺菌装置１００は、複数の光源１１０および拡散部材１２０に加えて、基板１３０およびカバー１４０を有していてもよい。本実施の形態に係る紫外線殺菌装置１００は、基板１３０と、複数の光源１１０と、複数の拡散部材１２０と、カバー１４０とを有する。

【0013】

本実施の形態の紫外線殺菌装置１００は、床や壁に埋め込まれた状態で使用されうる。紫外線殺菌装置１００を床や壁に埋め込むことで、足や台車の車輪が当たらないため、安全性が高められるとともに、省スペース化できる。

【0014】

基板１３０は、光源１１０を支持する。なお、本実施の形態では、拡散部材１２０が拡散レンズであるため、基板１３０は、光源１１０および拡散部材１２０を支持する。基板１３０の材料は、上記の機能を発揮できれば特に限定されない。また、基板１３０の平面視形状は、円形でもよいし、楕円形でもよいし、矩形でもよい。本実施の形態では、基板１３０の平面視形状は、長方形（矩形）である。基板１３０の厚さおよび大きさは、特に限定されない。

【0015】

複数の光源１１０は、紫外線を出射する。光源１１０の種類は、紫外線を出射できれば特に限定されない。光源１１０の例には、発光ダイオード（ＬＥＤ）、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、レーザーダイオード（ＬＤ）が含まれる。光源１１０から出射される紫外線の中心波長またはピーク波長は、殺菌効率の観点から、２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下が好ましく、２５０ｎｍ以上２９０ｎｍ以下がより好ましい。すなわち、紫外線は、紫外線Ｃ波（ＵＶＣ）であることがより好ましい。本実施の形態の紫外線殺菌装置１００では、複数の光源１１０が基板１３０上に配置されている。複数の光源１１０の配置は、特に限定されない。複数の光源１１０は、三角格子状に配置されていてもよいし、矩形格子状に配置されていてもよいが、三角格子状に配置されていることが好ましい。本実施の形態では、複数の光源１１０は、三角格子状に配置されている。複数の光源１１０が三角格子状となるように配置されている場合、隣接する２つの光源１１０の光軸ＯＡ間の距離（正三角形の一辺の長さ）は、特に限定されず、例えば５２～７３ｍｍの範囲内である。光源１１０の配置、および隣接する２つの光軸ＯＡ間の距離は、特に限定されず、拡散部材１２０からの出射光によって得られる配光特性により適宜選択される。

【0016】

拡散部材１２０は、複数の光源１１０の上部に配置され、複数の光源１１０から出射された紫外線を拡散させるための部材である。具体的には、拡散部材１２０は、光源１１０から出射された紫外線を、光源１１０の光軸ＯＡに対する角度が大きくなるように制御する部材である。拡散部材１２０を構成する材料の種類は、紫外線を透過させることができ、かつ紫外線により劣化しにくければ特に限定されないが、紫外線の透過率が高い材料であることが好ましい。拡散部材１２０の材料の例には、シリコーン、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、またはガラスが含まれる。拡散部材１２０の構成は、上記の機能を発揮できれば特に限定されない。拡散部材１２０の例には、拡散レンズおよび拡散板が含まれる。たとえば、拡散レンズは、１つの光源１１０（例えば発光ダイオード）の上に配置され、当該光源１１０から出射された光を拡げつつ透過させる。また、拡散板は、例えば複数の光源１１０の上に配置された擦りガラスであり、当該複数の光源１１０から出射された光を散乱させつつ透過させる。本実施の形態では、拡散部材１２０は、拡散レンズである。拡散部材１２０が擦りガラスの場合、拡散部材１２０は、例えば紫外線殺菌装置１００の筐体に支持される。一方、拡散部材１２０が拡散レンズの場合、拡散部材１２０は、例えば基板１３０に支持される。以下、拡散部材１２０としての拡散レンズについて説明する。

【0017】

図２Ａ～Ｄは、本実施の形態に係る紫外線殺菌装置１００における拡散部材（拡散レンズ）１２０の構成を示す図である。図２Ａは、拡散部材１２０の平面図であり、図２Ｂは、底面図であり、図２Ｃは、正面図であり、図２Ｄは、図２Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図である。

【0018】

拡散部材（拡散レンズ）１２０は、入射面２１０と、出射面２２０とを有する。拡散部材１２０は、入射面２１０および出射面２２０に加えて、フランジ２３０や脚部２４０などを有していてもよい。図２Ａ～Ｄに示されるように、本実施の形態の拡散部材１２０は、入射面２１０と、出射面２２０と、フランジ２３０と、複数の脚部２４０とを有する。

【0019】

拡散部材１２０は、光源１１０の上部に配置されている。拡散部材１２０は、拡散部材１２０の中心軸ＣＡが光源１１０の光軸ＯＡと一致するように配置されることが好ましい（図１Ｂ参照）。拡散部材１２０の平面視形状は、特に限定されない。拡散部材１２０の平面視形状は、円形でもよいし、Ｒ面取りした略矩形でもよい。本実施の形態では、拡散部材１２０の平面視形状は、円形である。

【0020】

入射面２１０は、光源１１０と対向して配置され、光源１１０から出射された紫外線を入射させる面である。入射面２１０の形状は、上記の機能を発揮できれば特に限定されない。入射面２１０の形状は、凹部の内面でもよいし、平面でもよい。本実施の形態では、入射面２１０は、裏面２０２に形成された凹部２０４の内面である。入射面２１０は、拡散部材１２０の中心軸ＣＡ（光源１１０の光軸ＯＡ）と交わるように裏面２０２の中央部分に配置されている。入射面２１０は、光源１１０から出射された紫外線のうち、大部分の紫外線を、その紫外線の進行方向を制御するとともに、拡散部材１２０の内部に入射させる。入射面２１０は、拡散部材１２０の中心軸ＣＡと交わり、中心軸ＣＡを回転軸とした円対称である。

【0021】

出射面２２０は、入射面２１０で入射し、拡散部材１２０の内部を進行した紫外線を外部に出射させる面である。本実施の形態では、出射面２２０は、中心軸ＣＡを中心とする所定範囲に位置する第１出射面２２１と、第１出射面２２１の周囲に連続して形成された第２出射面２２２とを有する。第１出射面２２１は、裏側に凸の曲面である。第２出射面２２２は、第１出射面２２１の周囲に位置する、表側に凸の滑らかな曲面である。出射面２２０の平面視形状は、特に限定されない。出射面２２０の平面視形状は、円形でもよいし、Ｒ面取りした略矩形でもよい。本実施の形態では、出射面２２０の平面視形状は、Ｒ面取りした略矩形である。光源１１０から出射され、第１出射面２２１に到達した光は、第１出射面２２１で拡げられつつ出射される。光源１１０から出射され、第２出射面２２２の内側に到達した光は、第２出射面２２２で拡げられつつ出射され、第２出射面２２２の外側に到達した光は、第２出射面２２２で集光されつつ出射される。

【0022】

フランジ２３０は、拡散部材１２０の取り扱いを容易にするための部分である。フランジ２３０は、裏面２０２および出射面２２０よりも中心軸ＣＡから離れた位置（拡散部材１２０の外縁部）に配置されている。

【0023】

複数の脚部２４０は、光源１１０から発せられる熱を外部に逃がすための間隙を形成するとともに、基板１３０に対して位置決めして固定される。本実施の形態では、複数の脚部２４０は、等間隔となるように裏面２０２に配置されている。脚部２４０の数は、特に限定されない。本実施の形態では、脚部２４０の数は、３つである。

【0024】

拡散部材（拡散レンズ）１２０は、殺菌対象である２仮想平面上における紫外線の照度が１～３ｍＷ／ｃｍ^２の範囲内となるように光源１１０から出射された光の配光を制御する。拡散部材１２０は、光源から出射される光のうち光軸方向を含む光軸近傍の光を最も拡散させる。複数の光源１１０から出射され、拡散部材１２０で拡散された紫外線の半値角が４５～６５°の範囲内となるように、光源の種類および拡散部材（拡散レンズ）１２０の構成が選択されることが好ましい。半値角が４５°未満の場合、光軸ＯＡに沿った方向への光量が多くなりすぎて人体に対する安全性が低下するおそれがある。一方、半値角が６５°超の場合、カバー１４０の表面に到達する紫外線量が少なくなり、十分に殺菌するための紫外線の照射時間が長くなるおそれがある。

【0025】

カバー１４０は、拡散部材１２０および光源１１０を保護するとともに、光源１１０から出射された紫外線を透過させる。カバー１４０は、透過率が高いことが好ましい。また、カバー１４０は、人に踏まれたり、台車が乗るため、所定の強度を有することが好ましい。カバー１４０の材料は、上記の機能を発揮できれば特に限定されない。カバー１４０の材料の例には、合成石英ガラスが含まれる。

【0026】

光源１１０の発光面と、カバー１４０の表面との距離は、光源１１０が出射する紫外線の強度により適宜設定される。光源１１０の発光面と、カバー１４０の表面との距離は、１０～１００ｍｍの範囲内が好ましい。上記距離が１０ｍｍ未満の場合、カバー１４０の下面が拡散部材１２０に接触してしまうおそれがある。一方、上記距離が１００ｍｍ超の場合、カバー１４０の表面に到達する紫外線量が少なくなるため、所定の紫外線量となる紫外線の照射時間が長くなるおそれがある。

【0027】

なお、紫外線殺菌装置１００は、接触式または非接触式で光源１１０が点灯および消灯するように構成されていてもよい。例えば、紫外線殺菌装置１００が床に配置されており、かつ接触式の場合には、紫外線殺菌装置１００に載ったときに、自動的に電源がＯＮとなり光源１１０が点灯し、紫外線殺菌装置１００から外れた時に自動的に電源がＯＦＦとなり光源１１０が消灯する。また、紫外線殺菌装置１００が床に配置されており、かつ非接触式の場合には、紫外線殺菌装置１００の上部に手などをかざすことで、自動的に電源のＯＮとＯＦＦとを切り替えることができる。

【0028】

（紫外線殺菌装置の配光特性）
図３は、光源１１０を３つ点灯させたときの仮想平面上における紫外線の照度分布を示すグラフである。図３の縦軸は、仮想平面上において、光源１１０を１つ点灯させたときの最大照度を１とした場合の相対照度を示している。図３の横軸は、紫外線の仮想平面上の到達位置を示している。図３の破線、一点鎖線および二点鎖線は、仮想平面上の各点における相対照度を光源ごとに分けて示しており、実線は、仮想平面上の各点における相対照度の合計値を示している。

【0029】

図３に示されるように、光源１１０から出射された、出射角度が比較的小さな紫外線は、第１出射面２２１で拡げられつつ、カバー１４０の表面に形成される被照射領域の中央部分（拡散部材１２０の中心軸ＣＡの近傍の領域）に向かうように制御される。これにより、光源１１０から出射された紫外線は、カバー１４０の表面の中央部分に過度に明るい部分を作ることなくカバー１４０の表面の中央部分を均一に照射する。一方、光源１１０から出射された、出射角度の大きな紫外線は、集光されつつ、被照射領域の端部に向かうように制御される。これにより、光源１１０から出射された出射角度の大きな紫外線は、１灯当りの出射光によって照明されるべき被照射領域の端部に照射され、隣接する光源１１０の出射光による被照射領域と端部が重なり合ったときに、被照射領域の中央部分と同程度の明るさとなるように制御される。

【0030】

図３に示されるように、複数の光源１１０のうち１つの光源１１０から出射される紫外線の仮想平面における最大照度を１とした場合、仮想平面における紫外線の相対照度は、０．７５～１．２５の範囲内であることが好ましく、０．８０～１．２０の範囲内がより好ましい。仮想平面における紫外線の相対照度を上記の範囲内とすることで、カバー１４０の表面に殺菌対象物が接触したときに、適切に殺菌できる。このとき、カバー１４０の表面（仮想平面）上における紫外線の照度は、１～３ｍＷ／ｃｍ^２の範囲内である。このように、紫外線の照度を１～３ｍＷ／ｃｍ^２の範囲内にすることにより、安全性を確保しつつ、適切に殺菌できる。ここで、仮想平面において紫外線の相対照度が上記の条件を満たすか否かの判断と対象となるのは、複数の光源１１０のうち最も外側に配置された複数の光源により囲まれた領域に対応する仮想平面上の領域である。したがって、例えば最も外側に配置された光源１１０よりも外側に位置する領域における紫外線の照度は、１ｍＷ／ｃｍ^２未満でもよい。

【0031】

（仮想平面上における紫外線の照度のシミュレーション）
ここで、仮想平面上における紫外線の照度についてシミュレーションした。光源として、ピーク波長が２８０ｎｍで、半値角が４０°であるＬＥＤ（ＮＣＳＵ３３４Ａ；日亜化学工業株式会社）を使用した。拡散部材を使用する場合には、上述した拡散レンズ（透過率９０％）を使用した。拡散部材から出射される紫外線の半値角は、５０°であった。光源から出射された紫外線は半値角で円錐形に拡がり、かつ仮想平面における紫外線の照度は最大照度で均一であると仮定して計算した。なお、カバーの透過率は、１００％とした。

【0032】

拡散部材を有さない場合、光源の発光面から２５ｍｍ離れた仮想平面上における紫外線の照度は、３．９７ｍＷ／ｃｍ^２であった。大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ ＮＢＲＣ ３９７２）が９９．９％不活化するために必要な紫外線の照射量は、９．８ｍＪ／ｃｍ^２であることが知られている。よって、上記の条件において、大腸菌を不活化するために必要な紫外線の照射時間は、９．８（ｍＪ／ｃｍ^２）／３．９７（ｍＷ／ｃｍ^２）≒２．５（秒）であることがわかる。

【0033】

拡散部材を有する場合、すなわち本実施の形態に係る紫外線殺菌装置では、光源の発光面から２５ｍｍ離れた仮想平面上における紫外線の照度は、１．７５ｍＷ／ｃｍ^２であった。よって、大腸菌を不活化するために必要な紫外線の照射時間は、９．８（ｍＪ／ｃｍ^２）／１．７５（ｍＷ／ｃｍ^２）≒５．６（秒）であることがわかる。したがって、拡散部材を有さない場合と比較して、大腸菌を不活化するための紫外線の照射時間は長くなるが、紫外線殺菌装置の上に５～６秒間立ち止まるか、紫外線殺菌装置を大きくして、紫外線殺菌装置の上を５～６秒間歩くことで、靴の裏の大腸菌が十分に不活化されることがわかる。

【0034】

ここで、近紫外スペクトル領域（波長２００～３１５ｎｍ、本説明では、２８０ｎｍ）において、保護されていない皮膚または目に対する放射線による被爆は、８時間を１期として、３．４ｍＪ／ｃｍ^２（３．４ｍＷの場合には１秒間）を超えてはならないとされている。

【0035】

そこで、発光装置（拡散部材を有さない場合は光源単体、拡散部材を有する場合は光源および拡散部材の組み合わせ）の半値角と、紫外線の照射量が３．４ｍＪ／ｃｍ^２となる紫外線の照射時間との関係について調べた。図４は、発光装置の半値角と紫外線の必要照射時間との関係を示すグラフである。図４において、横軸は光源の発光面からの距離であり、縦軸は紫外線の照射量が３．４ｍＪ／ｃｍ^２となる紫外線の照射時間を示す。また、実線は発光装置の半値角が４０°の場合（拡散部材無し）の結果を示しており、破線は発光装置の半値角が５０°の場合の結果を示しており、一点鎖線は発光装置の半値角が６０°の場合の結果を示しており、二点鎖線は発光装置の半値角が８０°の場合の結果を示している。

【0036】

なお、光源の発光面から１００ｃｍ離れた位置は、５歳児が立ったときの目の高さの目安である。この位置における紫外線の照度が３．４ｍJ／ｃｍ^２となる紫外線の照射時間は、発光装置の半値角が４０°の場合は１３６７秒であるのに対し、発光装置の半値角が５０°の場合は３０６４秒である。また、光源の発光面から５０ｃｍ離れた位置は、５歳児がしゃがんで床の物を取るときの目の高さの目安である。この位置における紫外線の照度が３．４ｍJ／ｃｍ^２となる紫外線の照射時間は、発光装置の半値角が４０°の場合は３４１秒であるのに対し、発光装置の半値角が５０°の場合は７６６秒である。また、光源の発光面から１０ｃｍ離れた位置は、５歳児が床に寝そべって肘をついたときの目の高さの目安である。この位置における紫外線の照度が３．４ｍJ／ｃｍ^２となる紫外線の照射時間は、発光装置の半値角が４０°の場合は１３秒であるのに対し、発光装置の半値角が５０°の場合は３０秒である。

【0037】

図４に示されるように、拡散部材を配置し、半値角が５０°であれば、靴の裏（光源の発光面から２５ｍｍ以下）の大腸菌を５．６秒間で殺菌できる。また、人体に対しては、転倒した場合であっても３０秒以内に起き上れば安全である。また、５歳児であれば、約５０分間は、紫外線殺菌装置の上に立っていても安全である。なお、目の高さが１１０ｃｍであれば、約１時間は安全である。拡散部材を配置しない状態（半値角は４０°）と、拡散部材を配置した状態（半値角は５０°）とを比較すると、紫外線の照度が３．４ｍJ／ｃｍ^２となる紫外線の照射時間は、約２倍異なる。一方で、半値角が８０°となる拡散部材を配置した場合は、３．４ｍJ／ｃｍ^２となる紫外線の照射時間が非常に長くなるため、殺菌装置として適当ではない。よって、光源の発光面から２５ｍｍ離れた仮想平面上における紫外線の照度が１～３ｍＷ／ｃｍ^２の範囲内となるように、所定の半値角を有する拡散部材を選択するとともに、所定の強さの光源を選択し、光源の発光面および仮想平面の間の距離を設定することが好ましい。

【0038】

（効果）
以上のように本発明によれば、仮想平面上における紫外線の照度を１～３ｍＷ／ｃｍ^２の範囲内にしているため、安全性を確保しつつ、適切に殺菌できる。

【0039】

［実施の形態２］
（紫外線殺菌装置の構成）
本実施の形態の紫外線殺菌装置は、拡散部材３２０の構成が実施の形態１の紫外線殺菌装置１００と異なる。そこで、本実施の形態では、主として拡散部材３２０の構成について説明する。

【0040】

図５Ａ～Ｄは、本実施の形態に係る紫外線殺菌装置１００における拡散部材（拡散レンズ）３２０の構成を示す図である。図５Ａは、拡散部材３２０の平面図であり、図５Ｂは、底面図であり、図５Ｃは、正面図であり、図５Ｄは、図５Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図である。

【0041】

図５Ａ～Ｄに示されるように、拡散部材３２０は、入射面２１０と、出射面４２０とを有する。拡散部材３２０は、入射面４１０および出射面４２０に加えて、フランジ２３０や脚部２４０などを有していてもよい。図５Ａ～Ｄに示されるように、本実施の形態の拡散部材３２０は、入射面４１０と、出射面４２０と、フランジ２３０と、複数の脚部２４０とを有する。

【0042】

入射面４１０は、光源１１０と対向して配置され、光源１１０から出射された紫外線を入射させる面である。入射面４１０の形状は、上記の機能を発揮できれば特に限定されない。入射面４１０の形状は、凹部４０４の内面でもよいし、平面でもよい。本実施の形態では、入射面４１０は、裏面２０２に形成された凹部４０４の内面である。入射面４１０は、拡散部材３２０の中心軸ＣＡ（光源１１０の光軸ＯＡ）と交わるように裏面４０２の中央部分に配置されている。入射面４１０は、拡散部材４２０の中心軸ＣＡと交わり、中心軸ＣＡを回転軸とした円対称である。

【0043】

出射面４２０は、入射面４１０で入射し、拡散部材３２０の内部を進行した紫外線を外部に出射させる面である。本実施の形態では、出射面４２０は、中心軸ＣＡを中心とする所定範囲に位置する第１出射面４２１と、第１出射面４２１の周囲に連続して形成された第２出射面４２２とを有する。第１出射面４２１は、平面である。第２出射面４２２は、第１出射面４２１の周囲に位置する、表側に凸の滑らかな曲面である。出射面４２０の平面視形状は、特に限定されない。出射面４２０の平面視形状は、円形でもよいし、Ｒ面取りした略矩形でもよい。本実施の形態では、出射面４２０の平面視形状は、円形である。

【0044】

（紫外線殺菌装置の配光特性）
図６Ａ、Ｂは、仮想平面上における紫外線の照度分布を示すグラフである。図６Ａは、光源１１０を３つ点灯させたときの照度分布を示しており、図６Ｂは、光源１１０を５つ点灯させたときの照度分布を示している。図６Ａ、Ｂの縦軸は、仮想平面上において、光源１１０を１つ点灯させたときの最大照度を１とした場合の相対照度を示している。図６Ａ、Ｂの横軸は、紫外線の仮想平面上の到達位置を示している。図６Ａの破線、一点鎖線および二点鎖線は、仮想平面上の各点における相対照度を光源ごとに分けて示しており、実線は、仮想平面上の各点における相対照度の合計値を示している。図６Ｂの細かい破線、普通の破線、大きな破線、一点鎖線および二点鎖線は、仮想平面上の各点における相対照度を光源ごとに分けて示しており、実線は、仮想平面上の各点における相対照度の合計値を示している。

【0045】

図６Ａ、Ｂに示されるように、光源１１０から出射された、出射角度が比較的小さな紫外線は、第１出射面４２１で拡げられつつ、カバー１４０の表面に形成される被照射領域の中央部分（拡散部材３２０の中心軸ＣＡの近傍の領域）に向かうように制御される。これにより、光源１１０から出射された紫外線は、カバー１４０の表面の中央部分に過度に明るい部分を作ることなくカバー１４０の表面の中央部分を均一に照射する。一方、光源１１０から出射された、出射角度の大きな紫外線は、集光されつつ、被照射領域の端部に向かうように制御される。これにより、光源１１０から出射された出射角度の大きな紫外線は、１灯当りの出射光によって照明されるべき被照射領域の端部に照射され、隣接する光源１１０の出射光による被照射領域と端部が重なり合ったときに、被照射領域の中央部分と同程度の明るさとなるように制御される。

【0046】

図６Ａ、Ｂに示されるように、複数の光源１１０のうち１つの光源１１０から出射される紫外線の仮想平面における最大照度を１とした場合、仮想平面における紫外線の相対照度は、０．７５～１．２５の範囲内であることが好ましく、０．８０～１．２０の範囲内がより好ましい。仮想平面における紫外線の相対照度を上記の範囲内とすることで、カバー１４０の表面に殺菌対象物が接触したときに、適切に殺菌できる。このとき、カバー１４０の表面（仮想平面）上における紫外線の照度は、１～３ｍＷ／ｃｍ^２の範囲内である。このように、紫外線の照度を１～３ｍＷ／ｃｍ^２の範囲内にすることにより、安全性を確保しつつ、適切に殺菌できる。ここで、仮想平面において紫外線の相対照度が上記の条件を満たすか否かの判断と対象となるのは、複数の光源１１０のうち最も外側に配置された複数の光源により囲まれた領域に対応する仮想平面上の領域である。したがって、例えば最も外側に配置された光源１１０よりも外側に位置する領域における紫外線の照度は、１ｍＷ／ｃｍ^２未満でもよい。

【0047】

このように、出射面４２０の平面視形状が円形であっても、仮想平面上における紫外線の照度を１～３ｍＷ／ｃｍ^２にできる。

【0048】

（効果）
以上のように本発明によれば、実施の形態１と同様の効果を有する。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明の紫外線殺菌装置は、例えば、病院や診療所などの殺菌が必要な場所に適用できる。

【符号の説明】

【0050】

１００ 紫外線殺菌装置
１１０ 光源
１２０、３２０ 拡散部材
１３０ 基板
１４０ カバー
２０２、４０２ 裏面
２０４、４０４ 凹部
２１０、４１０ 入射面
２２０、４２０ 出射面
２２１、４２１ 第１出射面
２２２、４２２ 第２出射面
２３０ フランジ
２４０ 脚部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】