特開 2022-73432 殺菌用光源モジュール及びそれを用いた照射装置

(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】P2022073432

(43)【公開日】2022-05-17

(54)【発明の名称】殺菌用光源モジュール及びそれを用いた照射装置

(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】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020183409

(22)【出願日】2020-11-02

(71)【出願人】

【識別番号】593069521

【氏名又は名称】株式会社大興製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100124648

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 和夫

(74)【代理人】

【識別番号】100060368

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 迪夫

(74)【代理人】

【識別番号】100154450

【弁理士】

【氏名又は名称】吉岡 亜紀子

(72)【発明者】

【氏名】三上 仁

(72)【発明者】

【氏名】菊池 亮

【テーマコード（参考）】

4C058

【Ｆターム（参考）】

4C058AA24

4C058AA30

4C058BB06

4C058EE29

4C058KK02

4C058KK22

4C058KK28

4C058KK32

4C058KK44

(57)【要約】

【課題】平面領域に対して万遍なく均一に紫外線を照射できる殺菌用光源モジュール及びそれを用いた照射装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明によれば、紫外線を発光する発光ダイオードと、前記発光ダイオードの発光部側に配置される曲面部と、前記発光ダイオードから発光された紫外線を出射する平面部とを有するシリンドリカルレンズとを備えており、そして前記曲面部には、前記発光部から発光された紫外線を受け入れるための溝部が形成されており、前記溝部の底部には、前記シリンドリカルレンズの横断面視において、前記発光部へ向けて膨らむように湾曲した凸部が形成されていることを特徴とする殺菌用光源モジュール及びそれを用いた照射装置が提供される。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

紫外線を発光する発光ダイオードと、
前記発光ダイオードの発光部側に配置される曲面部と、前記発光ダイオードから発光された紫外線を出射する平面部とを有するシリンドリカルレンズとを備えており、そして
前記曲面部には、前記発光部から発光された紫外線を受け入れるための溝部が形成されており、
前記溝部の底部には、前記シリンドリカルレンズの横断面視において、前記発光部へ向けて膨らむように湾曲した凸部が形成されていることを特徴とする殺菌用光源モジュール。

【請求項2】

前記凸部は、前記シリンドリカルレンズの横断面視において、単一の曲率を有する曲面または複数の異なる曲率を有する曲面から構成されている請求項１に記載の殺菌用光源モジュール。

【請求項3】

前記溝部および前記凸部は、前記シリンドリカルレンズの長手方向の全長に亘って、前記溝部および前記凸部の横断面が同一形状となるように形成されている請求項１又は２に記載の殺菌用光源モジュール。

【請求項4】

前記曲面部は、前記シリンドリカルレンズの横断面視において、溝部を除いて単一の曲率または複数の異なる曲率を有している請求項１から３のいずれか１項に記載の殺菌用光源モジュール。

【請求項5】

紫外線の水平方向の広がり角が９０°以上１５０°以下であり、紫外線の鉛直方向の広がり角が５°以上２０°以下である請求項１から４のいずれか１項に記載の殺菌用光源モジュール。

【請求項6】

前記シリンドリカルレンズは、ガラス、ホウ珪酸ガラス、溶融石英、合成石英、サファイア、アクリル樹脂およびフッ素樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１つの材料からできている請求項１から５のいずれか１項に記載の殺菌用光源モジュール。

【請求項7】

平面領域へ紫外線を照射するための複数の請求項１から６のいずれか１項に記載の殺菌用光源モジュールを備えており、そして
前記複数の殺菌用光源モジュールの少なくとも１対の殺菌用光源モジュールは、平面視において、前記平面領域を挟んで対向するように配置されており、且つ前記殺菌用光源モジュールの光軸が前記平面領域の表面に対して０°以上１５°以下の範囲で下向きに配置されていることを特徴とする紫外線照射装置。

【請求項8】

前記平面領域は、入力操作を行うための操作パネル、テーブル、床または展示ボードの表面である請求項７に記載の紫外線照射装置。

【請求項9】

前記平面領域の周縁部に配置される枠体を備えており、そして
前記殺菌用光源モジュールは、それぞれに前記枠体に取り付けられている請求項７又は８に記載の紫外線照射装置。

【請求項10】

前記枠体は、前記殺菌用光源モジュールから出射された紫外線を前記平面領域へ向けて反射させるリフレクターを備えている請求項９に記載の紫外線照射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は殺菌用光源モジュール及びそれを用いた照射装置に関し、特に特殊形状を施したシリンドリカルレンズの曲面部側に発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」ともいう。）を接続し、円錐状に放射される紫外線の範囲を扁平な扇状とすることで、操作パネル等の平面領域の照射に適合させた殺菌用光源モジュール及びそれを用いた照射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

銀行等の現金自動預け払い機、駅等の券売機、エレベータ等の昇降ボタンなどの操作パネルやテーブル、床、展示ボード等は不特定多数の者の手により触れられることから、操作パネル等に付着したウイルスや細菌が該操作パネル等を介して他の使用者へ拡散するおそれがある。特に近年のコロナウィルス感染拡大による公衆の衛生意識の高まりにより、上述のような操作パネルやテーブル等の殺菌処理が強く望まれている。

【0003】

操作パネルを殺菌処理する技術としては、例えば、特開２００６－２０４８２４号公報（特許文献１）や特開２０１１－２４５３０５号公報（特許文献２）に記載されているように、紫外線を利用した操作パネルの殺菌手段が知られている。

【0004】

特許文献１に記載された操作パネルの殺菌手段は、ＬＥＤ等を用いた紫外線ランプを操作パネルの周囲に複数個配置し、紫外線ランプから放射される紫外線を操作パネルへ向けて照射することにより操作パネルを殺菌するというものである。

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の操作パネルの殺菌手段では、操作パネルの操作の邪魔とならないように紫外線ランプの高さ（厚み）を低く抑える必要があるため、例えば極めて小径の小さなＬＥＤを用いなければならない。また、ＬＥＤから発せられる紫外線は円錐状に拡散されるため、平面状の操作パネルやテーブル等へ万遍なく均一に照射するためには、多数のＬＥＤを配列して使用しなければならないという問題があった。さらに、特許文献１に記載の殺菌手段では、多数のＬＥＤの使用による発熱の問題や、多数使用によっても操作パネルやテーブル等の全面に紫外線を照射できない（特許文献１の図３）という問題もあった。

【0006】

特許文献２に記載された操作パネルの殺菌手段は、紫外線ランプから発せられる紫外線ビームを、操作パネルを兼ねた導光体内で拡散（全反射）させることにより、使用者の指が導光体の表面に触れた時、紫外線ビームのエバネセント波を指に照射させて該指を殺菌するというものである。

【0007】

しかしながら、特許文献２に記載の操作パネルの殺菌手段は、操作パネルの内部に紫外線ランプを取り付けた上で、操作パネルとして、入射させた紫外線ビームを内部で全反射する導光体を用いなければならない。このため、特許文献２に記載の操作パネルの殺菌手段は、実質的に既存設備の操作パネルやテーブル等へ適用（後付け）することが出来ないという問題があった。

【0008】

一方、ＬＥＤから発せられる円錐状に拡散された紫外線を操作パネルやテーブル等のような平面領域へ集光させる技術としては、上述したようにＬＥＤを多数並べる方法（特許文献１）や、エバネセント波を利用するため、操作パネルを兼ねた導光体の中に紫外線を拡散させる方法（特許文献２）の他に、例えば特開２０２０－３２５２号公報（特許文献３）や特開２０１１－７００１０号公報（特許文献４）に記載されているように、シリンドリカルレンズを用いて紫外線を扇状に集光させる手段が知られている。

【0009】

しかしながら、特許文献３に記載の紫外線集光手段は、ＬＥＤから発せられる円錐状に拡散された紫外線をＬＥＤに被せた凸レンズを用いて円柱状に集光した上で、さらにＬＥＤの出射側に配置されたシリンドリカルレンズを用いて扇状に広げなければならず、このため照射効率が低下し、紫外線集光手段の平面方向の物理的スペースも嵩み構造も複雑となるという問題があった。

【0010】

特許文献４に記載の紫外線集光手段は、曲面部と平面部とを有するシリンドリカルレンズにおいて、その平面部側にＬＥＤを装着するというものである。しかしながら、特許文献４に記載の紫外線集光手段は、円錐状に放射された紫外線をシリンドリカルレンズの平面部から入射させるものであるため、平面部に対して直交せず、９０°よりも小さな角度で入射する紫外線がシリンドリカルレンズの表面で反射されて照射効率を低下させるという問題があった。

【0011】

さらに、特許文献４に記載の紫外線集光手段は、円錐状に拡散された紫外線をシリンドリカルレンズを介して扇状に集光するため、シリンドリカルレンズの側面には先細りの翼状レンズを設けなければならず、レンズの形状が極めて複雑となり大きくなるという問題もあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２００６－２０４８２４号公報

【特許文献2】特開２０１１－２４５３０５号公報

【特許文献3】特開２０２０－３２５２号公報

【特許文献4】特開２０１１－７００１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

そこで、本発明は、不特定多数の者の手により触れられる銀行等の現金自動預け払い機、駅等の券売機、エレベータ等の昇降ボタンなどの操作パネルやテーブル、床、展示ボード等のような平面領域に対して、出来るだけ少ない数の発光ダイオードにて万遍なく、少なくとも殺菌効果を達成する意義において均一に紫外線を照射することができる殺菌用光源モジュール及びそれを用いた照射装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明者等は、発光ダイオードから円錐状に放射された紫外線を操作パネルやテーブル等の平面領域に対して万遍なく、少なくとも殺菌効果を達成する意義において均一に照射することができるレンズの形状及びそのレンズを用いた光源モジュールの配置などについて鋭意検討を重ねた。その結果、曲面部と平面部とを有するシリンドリカルレンズにおいて、その曲面部に凸レンズを底部に有する溝部を形成し、該溝部へ発光ダイオードを接続することにより、紫外線を水平方向には広角に鉛直方向には狭角に扁平した扇形を形成するように照射できることを見出した。さらに、上述の光源モジュールを操作パネルやテーブル等の平面領域を挟んで対向するように配置すれば、紫外線を該平面領域へより一層万遍なく、殺菌効果を達成する意義において均一に照射できることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0015】

すなわち、本発明によれば、紫外線を発光する発光ダイオードと、前記発光ダイオードの発光部側に配置される曲面部と、前記発光ダイオードから発光された紫外線を出射する平面部とを有するシリンドリカルレンズとを備えており、そして前記曲面部には、前記発光部から発光された紫外線を受け入れるための溝部が形成されており、前記溝部の底部には、前記シリンドリカルレンズの横断面視において、前記発光部へ向けて膨らむように湾曲した凸部が形成されていることを特徴とする殺菌用光源モジュールが提供される。

【0016】

一般的に、曲面部と平面部とを有するシリンドリカルレンズを用いて、発光ダイオードから円錐状に放射される紫外線を扁平した扇状に集光するためには、特許文献３、４に示されているように、紫外線をシリンドリカルレンズの平面部へ入射させる。何故なら、シリンドリカルレンズの曲面部へ紫外線を入射させると、平面部へ入射させる場合よりも入射面に対して直交せず、９０°よりも小さな角度で入射する紫外線が多くなる結果、シリンドリカルレンズの表面で反射される紫外線も多くなり照射効率が低下するからである。

【0017】

しかし、発光ダイオードから発せられる全紫外線を曲面部側からシリンドリカルレンズ内へ入射させることができれば、シリンドリカルレンズ内へ入射した紫外線は、寧ろ曲面部において内部反射して効率良く出射面である平面部へ集光されるため、平面部から出射する紫外線の照射効率が向上すると考えられる共に、扁平した扇状に集光させることができる。このため、本発明では、シリンドリカルレンズの曲面部に、凸レンズ（発光ダイオードへ向けて膨らむように湾曲した凸部）を底部に有する溝部を設け、シリンドリカルレンズと全反射ミラーとを組み合わせた形状のレンズとすることで、発光ダイオードとレンズ間の距離を小さくし、発光ダイオードから円錐状に放射される略全部の紫外線をシリンドリカルレンズ内へ導くことができるようにしている。

【0018】

その結果、本発明の殺菌用光源モジュールは、高い照射効率において、紫外線を水平方向の広がり角が９０°以上１５０°以下、鉛直方向の広がり角が５°以上２０°以下の扁平した扇形を形成するように照射することができる。このため、本発明の殺菌用光源モジュールは、その中心の光軸の入射角が操作パネルやテーブル等の平面領域に対して好ましくは０°以上１５°以下、より好ましくは２．５°以上１０°以下となるように下向きに傾けることで、該平面領域を万遍なく、殺菌効果を達成する意義において均一に照射することができるようになる。

【0019】

本発明において、溝部の底部に設けられた凸部は、発光ダイオードから円錐状に放射される紫外線の水平方向の成分を、略その放射角度（水平方向の広がり角）を維持するようにシリンドリカルレンズ内を直進させ、紫外線の鉛直方向の成分については、シリンドリカルレンズの平面部に対して略直交する方向へ屈折させてシリンドリカルレンズ内を直進させる。また、凸部に到達しない紫外線は、溝部の上下側面部から、水平成分についても鉛直成分についても略その放射角度（広がり角）を維持するようにシリンドリカルレンズ内へ取り込まれ、そして鉛直方向の成分のみ、シリンドリカルレンズの曲面部で反射されることにより平面部に対して略直交する方向へ屈折されてシリンドリカルレンズ内を直進する。

【0020】

このように、溝部および凸部は、紫外線の無用な屈折や反射を防いで、発光ダイオードからシリンドリカルレンズへ放射される紫外線の入射効率を向上させるためにも機能する。そのため、溝部の中の凸部は、シリンドリカルレンズの横断面視において、単一の曲率を有する曲面または複数の異なる曲率を有する曲面から構成されていることが好ましい。また、凸部の形状は、シリンドリカルレンズの厚みや材料（屈折率）、発光ダイオードの発光面と凸部との距離などに基づいて決定することができる。

【0021】

さらに、溝部および凸部は、シリンドリカルレンズの長手方向の全長に亘って、溝部および凸部の横断面が同一形状となるように構成されていることが好ましい。溝部および凸部の横断面をシリンドリカルレンズの長手方向の全長に亘って同一形状に形成することで、シリンドリカルレンズのどの横断面においても、発光ダイオードから円錐状に放射される紫外線の水平方向の広がりを維持又は拡大し、鉛直方向の広がりのみを一様に抑制することができる。この結果、発光ダイオードから放射される紫外線は、シリンドリカルレンズを通過することにより、殺菌効果を達成する観点から極めて均一な照度において扁平した扇形を形成するように照射される。なお、溝部および凸部は、発光ダイオードから放射される紫外線の内、水平方向（シリンドリカルレンズの長手方向）へ広がる成分が極めて少ない場合、シリンドリカルレンズの長手方向の全長に亘って設ける必要はない。

【0022】

本発明において、シリンドリカルレンズの曲面部は、溝部からシリンドリカルレンズ内へ入射した紫外線を内部反射により効率良く平面部へ反射し、そして平面部から所望の広がりをもって扇状に出射させるため、シリンドリカルレンズの横断面視において、溝部を除いて単一の曲率または複数の異なる曲率を有するように構成することができる。また、曲面部の形状は、シリンドリカルレンズの厚みや材料（屈折率）、溝部から入射する紫外線の光路などに基づいて決定することができる。

【0023】

シリンドリカルレンズの材料は、屈折率を示す紫外線透過材料であれば特に制限されることなく、ガラスのような無機材料であっても樹脂のような有機材料であっても使用することができる。より具体的には、シリンドリカルレンズの材料は、ガラス、ホウ珪酸ガラス、溶融石英、合成石英、サファイアおよびアクリル樹脂やフッ素樹脂等の紫外線透過樹脂などから選ばれる。

【0024】

本発明によれば、上述した平面領域へ紫外線を照射するための複数の殺菌用光源モジュールを備えており、そしてその中の少なくとも１対の殺菌用光源モジュールが、平面視において、該平面領域を挟んで対向するように配置されており、且つ殺菌用光源モジュールの光軸が該平面領域の表面に対して０°以上１５°以下の範囲で下向きに配置されている紫外線照射装置が提供される。なお、平面領域とは、例えば入力操作を行うための操作パネル、テーブル、床または展示ボードの表面など不特定多数の者の手により触れられる有体物の平面的な区域を意味する。

【0025】

本発明の殺菌用光源モジュールは、紫外線を水平方向の広がり角が９０°以上１５０°以下、鉛直方向の広がり角が５°以上２０°以下の扁平した扇形を形成するように照射することができる。このため、本発明の紫外線照射装置は、殺菌用光源モジュールを、その中心の光軸の入射角を操作パネルやテーブル等の平面領域に対して好ましくは０°以上１５°以下、より好ましくは２．５°以上１０°以下となるように下向きに傾け、さらに少なくとも１対の殺菌用光源モジュールを該平面領域を挟んで対向するように配置することで、該平面領域を万遍なく、殺菌効果を達成する意義において均一に照射することができるようになる。

【0026】

本発明の紫外線照射装置は、既存設備の操作パネルやテーブル等の平面領域へ後付けできるという特徴を有している。このため、本発明の紫外線照射装置は、紫外線を照射する平面領域の周縁部に配置される枠体を備えており、該枠体に紫外線照射装置で使用される複数の殺菌用光源モジュールが取り付けられていることが好ましい。

【0027】

複数の殺菌用光源モジュールを１つの枠体に一体的に取り付けることで、特に既存設備の操作パネルやテーブル等の平面領域への取り付けが極めて容易になるばかりでなく、紫外線照射装置の美観も向上し、殺菌用光源モジュールの保護にも役立つ。また、枠体に、殺菌用光源モジュールから出射された紫外線を平面領域へ向けて反射させるためのリフレクターを設けることで、殺菌用光源モジュールから出射される紫外線を無駄なく該平面領域へ反射させることができ、紫外線照射装置の照射効率が向上すると共に紫外線による殺菌力も向上する。

【0028】

なお、枠体は、紫外線の照射対象となる平面領域の周縁部に配置できるものであればその形状や材料に特に限定はないが、一般的には樹脂や金属などからなるアングルまたはチャンネルが好適に使用される。

【発明の効果】

【0029】

本発明の殺菌用光源モジュールによれば、シリンドリカルレンズの曲面部に、凸レンズを底部に有する溝部を設けることで、発光ダイオードから円錐状に放射される略全部の紫外線をシリンドリカルレンズ内へ導くことができる結果、高い照射効率において、紫外線を水平方向の広がり角が９０°以上１５０°以下、鉛直方向の広がり角が５°以上２０°以下の扁平した扇形を形成するように照射することができる。

【0030】

本発明の紫外線照射装置によれば、殺菌用光源モジュールを操作パネルやテーブル等の平面領域を挟んで対向するように配置し、且つ殺菌用光源モジュールの光軸が該平面領域の表面に対して所定の入射角となるように下向きに配置することで、極めて少ない数の発光ダイオードにて該平面領域を紫外線で万遍なく、殺菌効果を達成する意義において均一に照射することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明の一実施形態に係る殺菌用光源モジュールの斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る殺菌用光源モジュールの平面図である。

【図3】図２に示される殺菌用光源モジュールをＡ－Ａ断面で切り取った断面図である。

【図4】紫外線を照射するための平面領域に殺菌用光源モジュールを配置した本発明の一実施形態に係る照射装置の斜視図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る照射装置を用いて紫外線を平面領域に照射した時のシミュレーション条件を示す概要図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る照射装置を用いて紫外線を照射した時の平面領域における照度をシミュレートした照度分布図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、本発明の一実施形態に係る殺菌用光源モジュール及びそれを用いた照射装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示される実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で各種の変更が可能である。

【実施例0033】

図１には、本実施形態に係る光源モジュール１の斜視図が示されており、図２には、本実施形態の光源モジュール１の平面図が示されており、そして図３には、図２に示された光源モジュール１をＡ－Ａ断面で切り取った断面図が示されている。なお、図１～３では、光源モジュール１の構造がよく理解されるように、光源モジュール１を覆うカバー１１や放熱フィン１２等は点線にて省略して図示されている。

【0034】

図１～３を参照してよく理解されるように、本実施形態の光源モジュール１は、紫外線３を発光する発光ダイオード２と、発光ダイオード２から発光された紫外線３を扁平な扇形に広げて出射させるためのシリンドリカルレンズ４とを備えている。シリンドリカルレンズ４とは、円柱又は楕円柱を軸方向に割った蒲鉾形状を有しており、一方は曲率を有する曲面で、他方は曲率を有さない平面とから構成されるレンズである。

【0035】

本実施形態で使用されるシリンドリカルレンズ４は、発光ダイオード２から発せられる紫外線３が入射する曲面部４０と、曲面部４０へ入射した紫外線３が出射する平面部４１とを備えており、曲面部４０が発光ダイオード２の発光部２０に当接するように配置される。また、シリンドリカルレンズ４の曲面部４０には、発光ダイオード２から発せられる紫外線３を受け入れるための溝部４２が形成されており、溝部４２の底部には、シリンドリカルレンズ４の横断面視において、発光部２０へ向けて膨らむように湾曲した凸部４３が形成されている（図３）。

【0036】

このため、本実施形態では、発光ダイオード２から円錐状の放射される紫外線３は、外部へ洩れることなく、略紫外線３の全部がシリンドリカルレンズ４内へ導かれる。また、シリンドリカルレンズ４内へ誘導された紫外線３は、曲面部４０において内部反射して効率良く平面部４１へ反射されるので、平面部４１から出射する紫外線３の照射効率が向上する。

【0037】

本実施形態において、溝部４２の底部に設けられた凸部４３は、発光ダイオード２から円錐状に放射される紫外線３の水平方向の成分を、略その放射角度（水平方向の広がり角）を維持するようにシリンドリカルレンズ４内を直進させ（図２）、紫外線３の鉛直方向の成分については、シリンドリカルレンズ４の平面部４１に対して略直交する方向へ屈折させてシリンドリカルレンズ内を直進させる（図３）。

【0038】

また、凸部４３に到達しない紫外線３は、溝部４２の上下側面部４４から、水平成分についても鉛直成分についても略その放射角度（広がり角）を維持するようにシリンドリカルレンズ４内へ取り込まれ、そして鉛直方向の成分のみ、シリンドリカルレンズ４の曲面部４０で反射されることにより平面部４１に対して略直交する方向へ屈折されてシリンドリカルレンズ４内を直進する（図３）。

【0039】

その結果、本実施形態の殺菌用光源モジュール１は、高い照射効率において、紫外線３を水平方向の広がり角αが９０°以上１５０°以下（図２）、鉛直方向の広がり角βが５°以上２０°以下（図３）の扁平した扇形を形成するように照射することができる。このように、溝部４２および凸部４３は、シリンドリカルレンズ４表面での紫外線３の無用な屈折や反射を防いで、発光ダイオード２からシリンドリカルレンズ４へ放射される紫外線３の入射効率を向上させるためにも機能する。

【0040】

本実施形態において、溝部４２の中の凸部４３は、シリンドリカルレンズ４の横断面視において単一の曲率を有する曲面から構成されているが、複数の異なる曲率を有する曲面から構成することもできる。凸部４３の形状は、シリンドリカルレンズ４の厚みや材料（屈折率）、発光ダイオード２の発光部２０と凸部４３との距離などに基づいて決定される。

【0041】

また、溝部４２および凸部４３は、シリンドリカルレンズ４の長手方向の全長に亘って、溝部４２および凸部４３の横断面が同一形状となるように構成されているが、発光ダイオード２から放射される紫外線３の内、水平方向（シリンドリカルレンズ４の長手方向）へ広がる成分が極めて少ない場合、シリンドリカルレンズ４の長手方向の全長に亘って設ける必要はない。

【0042】

本実施形態では、溝部４２および凸部４３の横断面をシリンドリカルレンズ４の長手方向の全長に亘って同一形状に形成することで、シリンドリカルレンズ４のどの横断面においても、発光ダイオード２から円錐状に放射される紫外線３の鉛直方向の成分を同じ入射角度でシリンドリカルレンズ４内へ取り込むことが可能になる結果、紫外線３の水平方向の広がりを維持又は拡大しながら（図２）、鉛直方向の広がりのみを一様に抑制することができる（図３）。この結果、発光ダイオード２から放射される紫外線３は、シリンドリカルレンズ４を通過することにより、殺菌効果を達成する観点から極めて均一な照度において扁平した扇形を形成するように照射される。

【0043】

本実施形態において、シリンドリカルレンズ４の曲面部４０は、溝部４２からシリンドリカルレンズ４内へ入射した紫外線３を内部反射により効率良く平面部４１へ反射し、そして平面部４１から所望の広がりをもって扇状に出射させるため、シリンドリカルレンズ４の横断面視において、溝部４２を除いて単一の曲率を有するように構成しているが、複数の異なる曲率を有するように構成することもできる。また、曲面部４０の形状は、シリンドリカルレンズ４の厚みや材料（屈折率）、溝部４２から入射する紫外線３の光路などに基づいて決定することができる。

【0044】

シリンドリカルレンズ４の材料は、屈折率を示す紫外線透過材料であれば特に制限されることなく、ガラスのような無機材料であっても樹脂のような有機材料であっても使用することができる。より具体的には、シリンドリカルレンズ４の材料は、ガラス、ホウ珪酸ガラス、溶融石英、合成石英、サファイアおよびアクリル樹脂やフッ素樹脂等の紫外線透過樹脂などから選ばれる。

【0045】

図４には、紫外線３を照射するための平面領域６に光源モジュール１を配置した本実施形態に係る紫外線照射装置５の斜視図が示されている。

【0046】

図４を参照して理解されるように、本実施形態の紫外線照射装置５は、平面領域６へ紫外線３を照射するのに適した本発明の４個の殺菌用光源モジュール１を備えており、そしてその中の２対の光源モジュール１が、平面視において、平面領域６を挟んで対向するように配置されている。なお、図示しないが、本実施形態における光源モジュール１は、２以上の光源モジュール１の中の少なくとも１対の光源モジュール１が平面領域６を挟んで対向するように配置されていれば足り、そのため、光源モジュール１の総数が２個、４個、６個・・・のように偶数個であっても、３個、５個、７個・・・のように奇数個であってもよい。

【0047】

また、本実施形態の紫外線照射装置５では、各光源モジュール１の光軸１０が照射する平面領域６の表面に対して０°以上１５°以下の範囲で下向きに配置されている。

【0048】

本発明の殺菌用光源モジュール１は、上述したように、紫外線３を水平方向の広がり角αが９０°以上１５０°以下、鉛直方向の広がり角βが５°以上２０°以下の扁平した扇形を形成するように照射することができる。このため、本実施形態の紫外線照射装置５は、２対の光源モジュール１を平面領域６を挟んで対向するように配置し、さらに、光源モジュール１の中心の光軸１０を操作パネルやテーブル等の平面領域６に対して好ましくは０°以上１５°以下、より好ましくは２．５°以上１０°以下の入射角となるように下向きに傾けることで、特に扇状に広がった紫外線３の水平方向の成分の略全部をロスなく平面領域６へ向けることができ、平面領域６を万遍なく、殺菌効果を達成する意義において均一に照射することが可能になる。

【0049】

また、本実施形態の殺菌用光源モジュール１および紫外線照射装置５は極めて薄くコンパクトであるため、既存設備の操作パネルやテーブル等の平面領域６であっても後付けすることができる。このため、本実施形態の紫外線照射装置５は、紫外線３を照射する平面領域６の周縁部に配置される枠体７を備えており、枠体７には各光源モジュール１が取り付けられている（図４）。

【0050】

各光源モジュール１を１つの枠体７に一体的に取り付けることで、特に既存設備の操作パネルやテーブル等の平面領域６への取り付けが１回の取付作業で済み、極めて容易になるばかりでなく、紫外線照射装置５の美観も向上し、光源モジュール１の保護にも役立つ。また、図示しないが、枠体７には、各光源モジュール１間に該光源モジュール１から出射された紫外線３を平面領域６へ向けて反射させるためのリフレクターを設けてもよい。この場合、光源モジュール１から出射される紫外線３を無駄なく平面領域６へ反射させることができ、紫外線照射装置５の照射効率が向上すると共に紫外線３による殺菌力もより向上する。

【0051】

なお、枠体７は、紫外線３の照射対象となる平面領域６の周縁部に配置できるものであればその形状や材料に特に限定はないが、一般的には樹脂や金属などからなるアングルまたはチャンネルが好適に使用される。

【0052】

図５には、本実施形態に係る紫外線照射装置５を用いて紫外線３を平面領域６に照射した時のシミュレーション条件（光源モジュール１の配置等）の概要が示されており、図６には、本実施形態の紫外線照射装置５を用いて紫外線３を照射した時の平面領域６における照度をシミュレートした照度分布および平面領域６の横方向Ｗの照度分布と縦方向Ｌの照度分布が示されている。

【0053】

［シミュレーション条件］
１．光源モジュール１の仕様：ＤｅｅｐＵＶ－ＬＥＤ（２６５ｎｍ）
（１）水平方向の広がり角α：９０°
（２）鉛直方向の広がり角β：１５°
２．光源モジュール１の配置
（１）水平方向：平面領域６の四隅に、中心光軸１０が平面領域６の対角線上に整列するように光源モジュール１を４個（２対）配置した。
（２）鉛直方向：中心光軸１０が平面領域６に対して下向きに３°の入射角となるように各光源モジュール１を配置した。
３．平面領域６の大きさ：１２．１インチ（横２５０ｍｍ×縦１９０ｍｍ）
４．光源モジュール１の照射条件：平面領域６の中心部Ｐにおける照度が４６μＷ／ｃｍ^２となるように、各光源モジュール１の照射強度を均等に調節した。
５．シミュレーションソフト：Ｚｅｍａｘ Ｏｐｔｉｃ ｓｔｕｄｉｏ

【0054】

図６に示される照度分布より、本実施形態の殺菌用光源モジュール１およびそれを用いた紫外線照射装置５によれば、シリンドリカルレンズ４により扇状に制御された紫外線３は平面領域６を万遍なく、殺菌効果を達成する意義において均一に照射されることが判った。また、平面領域６の横方向Ｗの照度分布および縦方向Ｌの照度分布により、本実施形態の紫外線照射装置５は、光源モジュール１に近い平面領域６の縁部付近の照度と、光源モジュール１から離れた平面領域６の中心部の照度との照度差も約２０％以内に小さく抑えられることが判った。

【符号の説明】

【0055】

１・・・・光源モジュール
１０・・・光軸
１１・・・カバー
１２・・・放熱フィン
２・・・・発光ダイオード
２０・・・発光部
３・・・・紫外線
４・・・・シリンドリカルレンズ
４０・・・曲面部
４１・・・平面部
４２・・・溝部
４３・・・凸部
４４・・・側面部
５・・・・照射装置
６・・・・平面領域
７・・・・枠体
α・・・・紫外線の水平方向の広がり角
β・・・・紫外線の鉛直方向の広がり角
Ｗ・・・・平面領域の横方向シミュレート断面
Ｌ・・・・平面領域の縦方向シミュレート断面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】