特許 7331708 紫外線照射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-15

(45)【発行日】2023-08-23

(54)【発明の名称】紫外線照射装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 65/00 20060101AFI20230816BHJP

   H01J 61/16 20060101ALI20230816BHJP

【ＦＩ】

H01J65/00 B

H01J61/16 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020006878

(22)【出願日】2020-01-20

(65)【公開番号】P2021114423

(43)【公開日】2021-08-05

【審査請求日】2022-09-15

(73)【特許権者】

【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】弁理士法人ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柳生 英昭

【審査官】右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１１４１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１５７２１１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ６５／００

Ｈ０１Ｊ ６１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの面に光取り出し面が形成されたランプハウスと、
前記ランプハウス内において前記光取り出し面に対して第一方向に離間した位置に収容され、主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下に属する第一波長帯に属する紫外線を発するエキシマランプと、
前記エキシマランプの発光管に電圧を印加するための一対の電極と、
前記光取り出し面に配置され、前記第一波長帯の紫外線を実質的に透過する一方、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過しない光学フィルタと、
前記ランプハウス内において、少なくとも一部分が前記第一方向に関して前記光学フィルタよりも前記エキシマランプ側に位置するように配置され、入射された光を拡散反射させる光拡散体とを備え、
前記一対の電極は、それぞれの一部分が前記エキシマランプの発光管の管壁に接触するように、前記発光管の管軸方向に離間して配置された、一対の電極ブロックで構成され、
前記光拡散体は、少なくとも１つの前記電極ブロックの、前記光学フィルタに対向する領域の表面に形成されていることを特徴とする、紫外線照射装置。

【請求項2】

前記光拡散体は、前記電極ブロックの表面に形成された凹凸領域で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の紫外線照射装置。

【請求項3】

少なくとも１つの面に光取り出し面が形成されたランプハウスと、
前記ランプハウス内において前記光取り出し面に対して第一方向に離間した位置に収容され、主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下に属する第一波長帯に属する紫外線を発するエキシマランプと、
前記エキシマランプの発光管に電圧を印加するための一対の電極と、
前記光取り出し面に配置され、前記第一波長帯の紫外線を実質的に透過する一方、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過しない光学フィルタと、
前記ランプハウス内において、少なくとも一部分が前記第一方向に関して前記光学フィルタよりも前記エキシマランプ側に位置するように配置され、入射された光を拡散反射させる光拡散体とを備え、

前記ランプハウス内の、前記第一方向に関して前記光取り出し面とは反対側であって、前記一対の電極に挟まれた位置に配置された、前記光拡散体としての第一光拡散板を備えることを特徴とする、紫外線照射装置。

【請求項4】

少なくとも１つの面に光取り出し面が形成されたランプハウスと、
前記ランプハウス内において前記光取り出し面に対して第一方向に離間した位置に収容され、主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下に属する第一波長帯に属する紫外線を発するエキシマランプと、
前記エキシマランプの発光管に電圧を印加するための一対の電極と、
前記光取り出し面に配置され、前記第一波長帯の紫外線を実質的に透過する一方、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過しない光学フィルタと、
前記ランプハウス内において、少なくとも一部分が前記第一方向に関して前記光学フィルタよりも前記エキシマランプ側に位置するように配置され、入射された光を拡散反射させる光拡散体とを備え、
前記ランプハウス内において、前記第一方向から見たときに前記光学フィルタを挟む又は取り囲むように配置された、前記光拡散体としての第二光拡散板を備えることを特徴とする、紫外線照射装置。

【請求項5】

前記エキシマランプは、ＫｒＣｌ又はＫｒＢｒを含む発光ガスが封入されていることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項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、紫外線照射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＤＮＡ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。また、低圧水銀ランプは、波長２５４ｎｍ付近に高い発光スペクトルを示す。このため、従来、低圧水銀ランプからの紫外線を照射して殺菌を行う技術が広く利用されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

しかしながら、波長２５４ｎｍ近傍の光は、人体に照射されると悪影響を及ぼすおそれがある。下記特許文献２には、医療現場において波長２０７ｎｍ以上、２２０ｎｍ以下の紫外線を用いることで、人体へのリスクを回避しながら殺菌処理を行う技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－０４８９６８号公報

【文献】特許第６０２５７５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記特許文献２は、波長２０７ｎｍ以上、２２０ｎｍ以下の紫外線が医療現場における殺菌処理に利用可能であることを言及するのみであり、非医療現場において一般消費者や他業種の従業員が汎用的に殺菌処理を行うことについては想定されていない。例えば、自宅の居間、トイレ、台所、浴室、会議室、ホテルの客室などの空間殺菌の用途に、上記波長帯の紫外線を利用することを想定した場合、この紫外線を発する光源が一般消費者や一般企業の従業員が目にする場所に設置される可能性が高い。従って、このような紫外線光源としては、人体への影響が充分に抑制された光源であることが要求される。

【0006】

本発明は、上記の課題に鑑み、人体に対して及ぼす影響の程度が抑制された、紫外線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】

【0007】

本発明に係る紫外線照射装置は、
少なくとも１つの面に光取り出し面が形成されたランプハウスと、
前記ランプハウス内において前記光取り出し面に対して第一方向に離間した位置に収容され、主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下に属する第一波長帯に属する紫外線を発するエキシマランプと、
前記エキシマランプの発光管に電圧を印加するための電極と、
前記光取り出し面に配置され、前記第一波長帯の紫外線を実質的に透過する一方、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過しない光学フィルタと、
前記ランプハウス内において、前記第一方向に関して前記光学フィルタよりも前記エキシマランプ側に配置され、入射された光を拡散反射させる光拡散体とを備えることを特徴とする。

【0008】

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。

【0009】

本明細書において、光学フィルタが「紫外線を実質的に透過する」とは、光学フィルタを透過した紫外線の強度が、光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して６０％以上であることを意味する。また、本明細書において、「紫外線を実質的に透過しない」とは、光学フィルタを透過した紫外線の強度が、光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して２０％未満であることを意味する。

【0010】

なお、光学フィルタは、波長２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に反射するものとしても構わない。ここで、本明細書において、「紫外線を実質的に反射する」とは、光学フィルタを反射した紫外線の強度が、光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して８０％以上であることを意味する。

【0011】

実際には、光学フィルタに対して入射される紫外線の入射角に応じて、光学フィルタにおける紫外線の透過率や反射率が変化する。ここで、エキシマランプから出射される紫外線は、一定の発散角を有して進行するものの、進行する全ての光線のうち光出射面に対して０°近傍の角度で進行する光線の強度が最も強く、発散角が０°から離れるに連れて強度が低下する。このため、入射角が２０°以内で光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して６０％以上の透過率を示す光学フィルタは、前記紫外線を実質的に透過するものとして取り扱って構わない。同様に、入射角が２０°以内で光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して２０％未満の透過率を示す光学フィルタは、前記紫外線を実質的に透過しないものとして取り扱って構わない。同様に、入射角が２０°以内で光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して９０％以上の反射率を示す光学フィルタは、前記紫外線を実質的に反射するものとして取り扱って構わない。

【0012】

主たる発光波長が第一波長帯に属する紫外線を発するエキシマランプにおいても、極めて小さい強度ではあるが、人体に影響を及ぼすおそれのある波長帯（波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下）の紫外線が出射され得る。図１は、発光ガスにＫｒＣｌを含んでなるエキシマランプ（主たるピーク波長が２２２ｎｍ近傍）の発光スペクトルの一例を示す図面である。

【0013】

図１によれば、ごくわずかながら２４０ｎｍ以上の波長帯においても、光出力が確認される。なお、発光ガスとしてＫｒＣｌを含むエキシマランプに限らず、発光ガスとしてＫｒＢｒを含むエキシマランプ（主たるピーク波長が２０７ｎｍ）や、発光ガスとしてＡｒＦを含むエキシマランプ（主たるピーク波長が１９３ｎｍ）など、主たる発光波長が第一波長帯に属する紫外線を発する他のエキシマランプにおいても、同様に波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線が出射され得る。

【0014】

前記のように、本発明に係る紫外線照射装置は、第一波長帯の紫外線を実質的に透過し、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に反射する光学フィルタが、光取り出し面側に配置されている。このため、エキシマランプから出射された紫外線に含まれる、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の成分については、光学フィルタにおいて実質的に反射されるため、紫外線照射装置の外部に取り出される量は低下する。つまり、かかる光学フィルタを設けることで、（そもそも光出力の小さい波長帯の成分ではあるが）更に外部に取り出される光量が削減されるため、人体に対する影響が更に抑制される。

【0015】

ところで、上述したように、光学フィルタに対して入射される紫外線の入射角に応じて、光学フィルタにおける紫外線の透過率や反射率は変化する。紫外線照射装置から取り出されることが想定されている第一波長帯の紫外線においても、光学フィルタに対する入射角が極めて大きくなると、透過率が低下し反射率が増加する。このため、エキシマランプから出射された第一波長帯の紫外線のうち、光学フィルタに対して比較的大きな入射角（例えば３０°以上）で入射された紫外線については、その一部が光学フィルタで反射されてエキシマランプ側に戻される。この結果、紫外線照射装置の外部には取り出されず、光学フィルタを設けない場合に比べて、光取り出し効率が一定程度低下してしまう。

【0016】

これに対し、本発明に係る紫外線照射装置は、ランプハウス内において、第一方向に関して光学フィルタよりもエキシマランプ側に配置された、入射された光を拡散反射させる光拡散体を備える。このため、エキシマランプから出射され、光学フィルタに対して比較的大きな入射角で入射された第一波長帯の紫外線が、光学フィルタで反射しても、少なくとも一部の紫外線は光拡散体に入射されることで、この光拡散体において拡散反射される。この拡散光の少なくとも一部は、比較的小さな入射角で光学フィルタに入射されるため、そのまま光学フィルタを透過して光取り出し面からランプハウス外へと取り出される。

【0017】

つまり、上記構成によれば、光拡散体を備えない場合と比べて光学フィルタを透過する紫外線の割合が上昇し、紫外線照射装置から取り出される第一波長帯の紫外線の出力が増加する。

【0018】

なお、「光学フィルタが光取り出し面に配置される」とは、光学フィルタが光取り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、光学フィルタが光取り出し面に対して第一方向に微小な距離（例えば数ｍｍ～十数ｍｍ）だけ離間した位置に配置されている場合を含む。

【0019】

光拡散体の設置場所は、種々の態様が可能である。

【0020】

例えば、前記一対の電極は、それぞれの一部分が前記エキシマランプの発光管の管壁に接触するように、前記発光管の管軸方向に離間して配置された、一対の電極ブロックで構成され、
前記光拡散体は、少なくとも１つの前記電極ブロックの、前記光学フィルタに対向する領域の表面に形成されているものとしても構わない。

【0021】

この場合において、前記光拡散体は、前記電極ブロックの表面に形成された凹凸領域で構成されるものとしても構わない。

【0022】

別の一例として、前記紫外線照射装置は、前記ランプハウス内の、前記第一方向に関して前記光取り出し面とは反対側であって、前記一対の電極に挟まれた位置に配置された、前記光拡散体としての第一光拡散板を備えるものとしても構わない。

【0023】

この第一光拡散板としては、アルミナやシリカなどの無機系材料の微粒子や、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系樹脂材料の微粒子からなるシート材やコート膜で構成することができる。

【0024】

別の一例として、前記紫外線照射装置は、前記ランプハウス内において、前記第一方向から見たときに前記光学フィルタを挟む又は取り囲むように配置された、前記光拡散体としての第二光拡散板を備えるものとしても構わない。

【0025】

この第二光拡散板についても、上述した第一光拡散板と同様、アルミナやシリカなどの無機系材料の微粒子や、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系樹脂材料の微粒子からなるシート材やコート膜で構成することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、第一紫外線の光取り出し効率の低下を抑制しながらも、人体に対して及ぼす影響の程度が抑制された、紫外線照射装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】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2】紫外線照射装置の第一実施形態の外観を模式的に示す斜視図である。

【図3】図２から、紫外線照射装置のランプハウスの本体ケーシング部と蓋部とを分解した斜視図である。

【図4】紫外線照射装置が備える電極ブロック及びエキシマランプの構造を模式的に示す斜視図である。

【図5】図４から視点を変更した斜視図である。

【図6】電極ブロックの構造を模式的に示す斜視図である。

【図7】図４の斜視図を＋Ｚ方向に見たときの模式的な平面図である。

【図8】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9】光学フィルタに対する紫外線の入射角を説明するための模式的な図面である。

【図10】光学フィルタの反射スペクトルの一例を示すグラフである。

【図11】第一実施形態の紫外線照射装置を、ＸＺ平面に平行な面で切断したときの模式的な断面図である。

【図12】第二実施形態の紫外線照射装置の模式的な分解斜視図である。

【図13】図１２に示す紫外線照射装置が備える電極ブロック及びエキシマランプの構造を模式的に示す斜視図である。

【図14】図１３から視点を変更した斜視図である。

【図15】図１３に示すエキシマランプを＋Ｘ方向に見たときの模式的な平面図である。

【図16】光拡散板の機能を模式的に説明するための一部拡大図である。

【図17A】第三実施形態の紫外線照射装置を、ＸＺ平面に平行な面で切断したときの模式的な断面図である。

【図17B】第三実施形態の紫外線照射装置を、ＸＹ平面に平行な面で切断したときの模式的な断面図である。

【図18】第三実施形態の紫外線照射装置を、ＸＺ平面に平行な面で切断したときの別の模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

本発明に係る紫外線照射装置の各実施形態につき、適宜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、図面上の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致していない。また、各図面間においても、寸法比は必ずしも一致していない。

【0029】

［第一実施形態］
紫外線照射装置の第一実施形態について説明する。

【0030】

図２は、紫外線照射装置の第一実施形態の外観を模式的に示す斜視図である。図３は、図２から、紫外線照射装置１のランプハウス２の本体ケーシング部２ａと蓋部２ｂとを分解した斜視図である。

【0031】

以下の各図では、紫外線Ｌ１の取り出し方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する平面をＹＺ平面とした、Ｘ-Ｙ-Ｚ座標系を参照して説明される。より詳細には、図３以下の図面を参照して後述されるように、エキシマランプ３の管軸方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。Ｘ方向が「第一方向」に対応する。

【0032】

図２及び図３に示すように、紫外線照射装置１は、一方の面に光取り出し面１０が形成されたランプハウス２を備える。ランプハウス２は、本体ケーシング部２ａと蓋部２ｂとを備え、本体ケーシング部２ａ内には、エキシマランプ３と、電極ブロック（１１，１２）とが収容されている。

【0033】

図２及び図３に示すように、ランプハウス２の一部を構成する蓋部２ｂの光取り出し面１０を構成する領域には、光学フィルタ２１が設けられている。光学フィルタ２１の特性については、後述される。

【0034】

本実施形態では、ランプハウス２内に４本のエキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）が収容されている場合を例に挙げて説明するが（図４参照）、エキシマランプ３の本数は１本でも構わないし、２本、３本又は５本以上でも構わない。電極ブロック（１１，１２）は、給電線８と電気的に接続されており、各エキシマランプ３に対して給電するための電極を構成する。

【0035】

図４及び図５は、図３からランプハウス２の一部を構成する本体ケーシング部２ａの図示を省略し、電極ブロック（１１，１２）、及びエキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）を抽出して図示した斜視図である。図４と図５は、見る方向が異なっている。なお、図５では、電極ブロック（１１，１２）とエキシマランプ３とを保持するための保持部材９についても図示されている。図４では、図示の都合上、保持部材９は省略されている。

【0036】

また、図６は、図５から電極ブロック（１１，１２）のみを抽出して図示した斜視図である。

【0037】

図３～図５に示すように、本実施形態の紫外線照射装置１は、Ｚ方向に離間して配置された４本のエキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）を備える。また、それぞれのエキシマランプ３の発光管の外表面に接触するように、２つの電極ブロック（１１，１２）が配置されている。

【0038】

電極ブロック（１１，１２）は、Ｙ方向に離間した位置に配置されている。図６に示す例では、電極ブロック１１は、エキシマランプ３の発光管の外表面の曲面に沿う形状を呈してエキシマランプ３が載置される載置領域１１ａを有している。電極ブロック１２についても、同様に、エキシマランプ３が載置される載置領域１２ａを有している。

【0039】

本実施形態では、電極ブロック１１の光取り出し面１０に対向する領域のうち、載置領域１１ａ以外の領域には、光拡散面１１ｂが形成されている。同様に、電極ブロック１２の光取り出し面１０に対向する領域のうち、載置領域１２ａ以外の領域には、光拡散面１２ｂが形成されている。

【0040】

光拡散面１１ｂ及び光拡散面１２ｂは、エキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１が入射されると、拡散反射するように形成されている。一例として、光拡散面（１１ｂ，１２ｂ）は、電極ブロック（１１，１２）を構成する金属材料の表面に対して凹凸加工がされた領域とすることができる。また、別の一例として、光拡散面（１１ｂ，１２ｂ）は、電極ブロック（１１，１２）の面上に、アルミナやシリカなどの無機系材料の微粒子や、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系樹脂材料の微粒子からなるシート材やコート膜が形成された領域とすることができる。

【0041】

この光拡散面（１１ｂ，１２ｂ）の機能は、光学フィルタ２１の特性と共に、後述される。

【0042】

なお、図６の例では、電極ブロック１１において、光取り出し面１０に対向する領域のうち、載置領域１１ａ以外の全ての領域に光拡散面１１ｂが形成されているように図示されているが、載置領域１１ａ以外の領域の少なくとも一部分に光拡散面１１ｂが形成されていればよい。光拡散面１２ｂについても同様である。

【0043】

電極ブロック（１１，１２）は、導電性の材料からなり、好ましくは、エキシマランプ３から出射される紫外線に対する反射性を示す材料からなる。一例として、電極ブロック（１１，１２）は、共に、Ａｌ、Ａｌ合金、ステンレスなどで構成される。

【0044】

電極ブロック（１１，１２）は、いずれも各エキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）の発光管の外表面に接触しつつ、Ｚ方向に関して各エキシマランプ３に跨るように配置されている。

【0045】

図７は、エキシマランプ３と、電極ブロック（１１，１２）との位置関係を模式的に示す図面であり、エキシマランプ３を＋Ｚ方向に見たときの模式的な平面図に対応する。なお、図７では、４本のエキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）のうち、最も－Ｚ側に位置しているエキシマランプ３ａのみが図示されており、他のエキシマランプ（３ｂ，３ｃ，３ｄ）の図示が省略されているが、上述したように、エキシマランプ（３ｂ，３ｃ，３ｄ）についても＋Ｚ方向に並べられている。

【0046】

エキシマランプ３はＹ方向を管軸方向とした発光管を有し、Ｙ方向に離間した位置において、エキシマランプ３の発光管の外表面が各電極ブロック（１１，１２）に対して接触している。エキシマランプ３の発光管には、発光ガス３Ｇが封入されている。各電極ブロック（１１，１２）の間に、給電線８（図１参照）を通じて、例えば１０ｋＨｚ～５ＭＨｚ程度の高周波の交流電圧が印加されると、エキシマランプ３の発光管を介して発光ガス３Ｇに対して前記電圧が印加される。このとき、発光ガス３Ｇが封入されている放電空間内で放電プラズマが生じ、発光ガス３Ｇの原子が励起されてエキシマ状態となり、この原子が基底状態に移行する際にエキシマ発光を生じる。

【0047】

発光ガス３Ｇは、エキシマ発光時に、主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下の第一波長帯に属する紫外線Ｌ１を出射する材料からなる。一例として、発光ガス３Ｇとしては、ＫｒＣｌ、ＫｒＢｒ、ＡｒＦが含まれる。なお、前記のガス種に加えて、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）などの不活性ガスが混合されていても構わない。

【0048】

例えば、発光ガス３ＧにＫｒＣｌが含まれる場合には、エキシマランプ３から主たるピーク波長が２２２ｎｍ近傍の紫外線Ｌ１が出射される。発光ガス３ＧにＫｒＢｒが含まれる場合には、エキシマランプ３からは、主たるピーク波長が２０７ｎｍ近傍の紫外線Ｌ１が出射される。発光ガス３ＧにＡｒＦが含まれる場合には、エキシマランプ３からは、主たるピーク波長が１９３ｎｍ近傍の紫外線Ｌ１が出射される。発光ガス３ＧにＫｒＣｌが含まれる、エキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１のスペクトルについては、図１を参照して上述した通りである。

【0049】

図１に示すように、発光ガス３ＧにＫｒＣｌが含まれる場合、紫外線Ｌ１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が、人体に対する影響が懸念される２４０ｎｍ以上の波長帯についても、ごくわずかながら光出力が認められる。このため、光取り出し面１０を構成する領域に、かかる波長帯の光成分を遮断する目的で光学フィルタ２１が設けられている。

【0050】

図８は、光学フィルタ２１の透過スペクトルの一例を示すグラフであり、光学フィルタ２１に対して入射した光の強度と、光学フィルタ２１から出射された光の強度の比率を波長毎に測定したものである。なお、図８では、紫外線Ｌ１が光学フィルタ２１に対して入射するときの入射角θ別に、透過スペクトルが示されている。ここで、入射角θは、図９に示すように、光学フィルタ２１の入射面に対する法線２１Ｎと、光学フィルタ２１の入射面に入射される紫外線Ｌ１との角度で定義される。

【0051】

図８に示す特性を有する光学フィルタ２１は、エキシマランプ３の発光ガス３Ｇ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の紫外線Ｌ１を発する場合を想定して設計されたものである。すなわち、この光学フィルタ２１は、図８に示すように、波長２２２ｎｍ近傍、より詳細には２１８ｎｍ以上、２２６ｎｍ以下の波長帯の紫外線Ｌ１を実質的に透過しつつ、２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外線Ｌ１を実質的に透過しない。光学フィルタ２１は、エキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１のうち、主たるピーク波長近傍の波長成分の紫外線Ｌ１を実質的に透過させつつ、２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外線Ｌ１を実質的に透過させないように設計されるものとして構わない。

【0052】

図８に示す光学フィルタ２１によれば、２４０ｎｍ以上の３００ｎｍ以下の紫外線Ｌ１は入射角θが０°～４０°の範囲内においては、５％以下の透過率を示し、入射角θが５０°の場合であっても１０％以下の透過率を示す。

【0053】

このように、入射される紫外線Ｌ１の波長によって異なる透過率を示す光学フィルタ２１は、屈折率の異なる複数の誘電体多層膜で実現される。一方、このような屈折率の異なる複数の誘電体多層膜で光学フィルタ２１を構成した場合、光学フィルタ２１に対する紫外線Ｌ１の入射角θに応じて、透過率が不可避的に変化してしまう。この結果、図８に示すように、主たるピーク波長（この例では２２２ｎｍ）近傍の成分についても、紫外線Ｌ１の光学フィルタ２１に対する入射角θによっては、透過率が低下してしまう。例えば、図８の例によれば、入射角θが４０°以上の場合、２２２ｎｍ近傍の紫外線Ｌ１に対する透過率は２０％を下回る。

【0054】

なお、紫外線Ｌ１のうち、光学フィルタ２１を透過しなかった紫外線Ｌ１の一部は、光学フィルタ２１で反射される。図１０は、光学フィルタ２１の反射スペクトルの一例を示すグラフであり、光学フィルタ２１に対して入射した光の強度と、光学フィルタ２１で反射された光の強度の比率を波長毎に測定したものである。ただし、発光部と受光部を同じ光軸上に配置できないため、図１０のグラフにおいて入射角θが０°の場合のデータは図示されていない。

【0055】

図１０に示す光学フィルタ２１によれば、２４０ｎｍ以上の３００ｎｍ以下の紫外線Ｌ１は入射角θが１０°以上、４０°以下の範囲内においては９５％以上の反射率を示し、入射角θが５０°の場合であっても９０％以上の反射率を示す。

【0056】

次に、電極ブロック（１１，１２）の表面に設けられている、光拡散面（１１ｂ，１２ｂ）が有する効果について、図面を参照して説明する。図１１は、本実施形態の紫外線照射装置１を、所定のＹ座標の位置においてＸＺ平面に平行な面で切断したときの模式的な断面図である。図１１には、エキシマランプ３から出射されて光学フィルタ２１に向かう紫外線Ｌ１の進行の様子が模式的に示されている。図１１では、各エキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１のうちの、エキシマランプ３ｃから出射される紫外線Ｌ１が、代表的に図示されている。なお、図１１における符号Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｂ１，Ｌ１ｂ２は、いずれも紫外線Ｌ１の一部を示している。

【0057】

各エキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１は、所定の発散角を有して光学フィルタ２１に向かって進行する。紫外線Ｌ１のうち、光学フィルタ２１に対する入射角が比較的小さい紫外線Ｌ１ａに関しては、主たるピーク波長近傍の成分が光学フィルタ２１を実質的に透過する。しかし、光学フィルタ２１に対する入射角が比較的大きい紫外線Ｌ１ｂについては、主たるピーク波長近傍の成分であっても、ある割合で光学フィルタ２１によって反射され、光取り出し方向とは反対側（－Ｘ方向）に進行してしまう（紫外線Ｌ１ｂ１）。

【0058】

ここで、本実施形態の紫外線照射装置１では、電極ブロック１１の表面に光拡散面１１ｂが形成されている。このため、紫外線Ｌ１ｂ１の一部はこの光拡散面１１ｂに入射されて、拡散反射する（紫外線Ｌ１ｂ２）。拡散反射された紫外線Ｌ１ｂ２の一部は、紫外線Ｌ１ｂよりも小さい入射角で光学フィルタ２１に対して入射される。この結果、紫外線Ｌ１ｂ２の一部は、光学フィルタ２１を透過して、紫外線照射装置１の外側に取り出される。これにより、光拡散面１１ｂが設けられていない場合に比べて、光取り出し効率が向上する。なお、電極ブロック１２側における光拡散面１２ｂについても同様である。

【0059】

［実施例］
電極ブロック１１の光取り出し面１０側の表面にＰＴＦＥシートを設置して光拡散面１１ｂを形成し、同様に、電極ブロック１２の光取り出し面１０側の表面にＰＴＦＥシートを設置して光拡散面１２ｂを形成してなる、紫外線照射装置１を実施例１とした。各電極ブロック（１１，１２）の表面に対してＰＴＦＥシートを設置しなかった紫外線照射装置を参考例１とした。実施例１及び参考例１の紫外線照射装置を点灯させ、光取り出し面１０の外側に設置された照射面上における照度を照度計で測定すると、下記表１のようになった。

【0060】

【表1】

【0061】

また、電極ブロック１１の光取り出し面１０側の表面を粒度＃５００の研磨材で荒らして凹凸領域とすることで光拡散面１１ｂを形成し、同様に、電極ブロック１２の光取り出し面１０側の表面を凹凸領域とすることで光拡散面１２ｂを形成してなる、紫外線照射装置１を実施例２とした。参考例１は、上記と同様に、電極ブロック（１１，１２）の表面に光拡散面（１１ｂ，１２ｂ）が形成されていない紫外線照射装置であり、詳細には、電極ブロック（１１，１２）の表面が鏡面状態である。実施例２及び参考例１の紫外線照射装置を点灯させ、光取り出し面１０の外側に設置された照射面上における照度を測定すると、下記表２のようになった。

【0062】

【表2】

【0063】

表１及び表２の結果からも、電極ブロック（１１，１２）の光取り出し面１０側の表面に、光拡散面（１１ｂ，１２ｂ）が形成されることで光取り出し効率が向上することが確認される。

【0064】

［第二実施形態］
紫外線照射装置の第三実施形態につき、主として第一実施形態と異なる箇所を中心に説明する。本実施形態の紫外線照射装置１は、第一実施形態と比較して、光拡散面の設置位置のみが異なっている。

【0065】

図１２は、本実施形態の紫外線照射装置の分解斜視図を、図３にならって表示した図面である。図１３及び図１４は、図１２からランプハウス２の一部を構成する本体ケーシング部２ａの図示を省略し、電極ブロック（１１，１２）、及びエキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）を抽出して図示した斜視図であり、それぞれ図４及び図５にならって図示されている。また、図１５は、図１３に示すエキシマランプ３を＋Ｘ方向に見たときの模式的な平面図に対応する。

【0066】

図１２～図１５に示すように、本実施形態の紫外線照射装置１は、電極ブロック１１と電極ブロック１２との間に、光拡散板２５を備える。この光拡散板２５は、「第一光拡散板」に対応する。光拡散板２５は、例えばガラス部材の表面にアルミナやシリカなどの無機系材料の微粒子や、ＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂材料の微粒子からなるシート材やコート膜が形成されたものとすることができる。

【0067】

図１６は、光拡散板２５の機能を模式的に説明するための一部拡大図である。第一実施形態において上述したように、光学フィルタ２１に対する入射角が比較的大きい紫外線Ｌ１ｂは、一部が光学フィルタ２１で反射されて光取り出し方向とは反対側（－Ｘ方向）、すなわち電極ブロック（１１，１２）側に進行する（紫外線Ｌ１ｂ１）。

【0068】

本実施形態では、電極ブロック１１と電極ブロック１２との間に、光拡散板２５を備える。このため、紫外線Ｌ１ｂ１の一部はこの光拡散板２５に入射されて、拡散反射する（紫外線Ｌ１ｂ２）。拡散反射された紫外線Ｌ１ｂ２の一部は、紫外線Ｌ１ｂよりも小さい入射角で光学フィルタ２１に対して入射される。この結果、紫外線Ｌ１ｂ２の一部は、光学フィルタ２１を透過して、紫外線照射装置１の外側に取り出される。これにより、光拡散板２５が設けられていない場合に比べて、光取り出し効率が向上する。

【0069】

なお、本実施形態の紫外線照射装置１においても、第一実施形態と同様に、電極ブロック（１１，１２）の表面に光拡散面（１１ｂ，１２ｂ）を備えていても構わない。

【0070】

［第三実施形態］
紫外線照射装置の第三実施形態につき、主として第一実施形態と異なる箇所を中心に説明する。本実施形態の紫外線照射装置１は、第一実施形態と比較して、光拡散面の設置位置のみが異なっている。

【0071】

図１７Ａ及び図１７Ｂは、本実施形態の紫外線照射装置１の構成を模式的に示す断面図である。図１７Ａは、図１１と同様に、紫外線照射装置１を所定のＹ座標の位置においてＸＺ平面に平行な面で切断したときの模式的な断面図である。また、図１７Ｂは、紫外線照射装置１を所定のＺ座標の位置においてＸＹ平面に平行な面で切断したときの模式的な断面図である。

【0072】

図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、本実施形態の紫外線照射装置１は、ランプハウス２の内側面に光拡散板２６を備える。この光拡散板２６は、「第二光拡散板」に対応する。光拡散板２６は、上述した光拡散板２５と同様、例えばガラス部材の表面にアルミナやシリカなどの無機系材料の微粒子や、ＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂材料の微粒子からなるシート材やコート膜が形成されたものとすることができる。

【0073】

本実施形態では、ランプハウス２の内側面に沿って、Ｘ方向に見たときに光学フィルタ２１を取り囲むように光拡散板２６が配置されている。

【0074】

第一実施形態において上述したように、光学フィルタ２１に対する入射角が比較的大きい紫外線Ｌ１ｂは、一部が光学フィルタ２１で反射されて光取り出し方向とは反対側（－Ｘ方向）に進行する（紫外線Ｌ１ｂ１）。本実施形態では、ランプハウス２の内側面に光拡散板２６が配置されているため、紫外線Ｌ１ｂ１の一部はこの光拡散板２６に入射されて、拡散反射する（紫外線Ｌ１ｂ２）。拡散反射された紫外線Ｌ１ｂ２の一部は、紫外線Ｌ１ｂよりも小さい入射角で光学フィルタ２１に対して入射される。この結果、紫外線Ｌ１ｂ２の一部は、光学フィルタ２１を透過して、紫外線照射装置１の外側に取り出される。これにより、光拡散板２６が設けられていない場合に比べて、光取り出し効率が向上する。

【0075】

上記実施形態では、光拡散板２６がＸ方向に見て光学フィルタ２１を取り囲むように配置されているものとしたが、必ずしも四方を取り囲むように光拡散板２６が配置されていなくても構わない。例えば、光拡散板２６は、Ｘ方向に見たときに、Ｙ方向に光学フィルタ２１を挟むように配置されていても構わないし、Ｚ方向に光学フィルタ２１を挟むように配置されていても構わない。

【0076】

ところで、図１８に示すように、光学フィルタ２１を含む光取り出し面１０をランプハウス２に設置するために、ランプハウス２は、Ｘ方向に突出した凸部領域で形成された、嵌め込み用の載置部２ｃを備えることができる。この場合には、載置部２ｃの内側面にも光拡散板２６を設けるものとしても構わない。かかる構成によれば、エキシマランプ３と光拡散板２６とのＹＺ平面方向の離間距離を近づけることができるため、光学フィルタ２１で反射された紫外線Ｌ１ｂ１を、高い割合で光拡散板２６に入射させることができる。ただし、図１８において、ランプハウス２の内側面には光拡散板２６を設けずに、載置部２ｃの内側面にのみ光拡散板２６を設けるものとしても構わない。

【0077】

なお、本実施形態の紫外線照射装置１においても、第一実施形態と同様に、電極ブロック（１１，１２）の表面に光拡散面（１１ｂ，１２ｂ）を備えていても構わないし、第二実施形態と同様に、電極ブロック１１と電極ブロック１２との間に光拡散板２５を備えていても構わない。

【0078】

［別実施形態］
上記実施形態における紫外線照射装置１は、エキシマランプ３（３ａ～３ｄ）が表面に載置される、電極ブロック（１１，１２）を備えるものとして説明した。しかし、第二実施形態及び第三実施形態の紫外線照射装置１では、電極がブロック型である必要はない。例えば、エキシマランプ３の外表面に、電極を構成する導電性部材が貼り付けられたものであっても構わない。

【符号の説明】

【0079】

１ ：紫外線照射装置
２ ：ランプハウス
２ａ ：本体ケーシング部
２ｂ ：蓋部
２ｃ ：載置部
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ ：エキシマランプ
３Ｇ ：発光ガス
８ ：給電線
９ ：保持部材
１０ ：光取り出し面
１１ ：電極ブロック
１１ａ ：載置領域
１１ｂ ：光拡散面
１２ ：電極ブロック
１２ａ ：載置領域
１２ｂ ：光拡散面
２１ ：光学フィルタ
２１Ｎ ：法線
２５ ：光拡散板
２６ ：光拡散板

【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13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図18】