特許 7474422 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】2024-04-17

(45)【発行日】2024-04-25

(54)【発明の名称】紫外線照射装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 65/00 20060101AFI20240418BHJP

   A61N 5/06 20060101ALI20240418BHJP

【ＦＩ】

H01J65/00 B

A61N5/06 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021551644

(86)(22)【出願日】2020-10-05

(86)【国際出願番号】 JP2020037742

(87)【国際公開番号】W WO2021070781

(87)【国際公開日】2021-04-15

【審査請求日】2023-03-24

(31)【優先権主張番号】P 2019184817

(32)【優先日】2019-10-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１６６０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０４０８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６７２９８２０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０２０－０９２９６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ６５／００

Ａ６１Ｎ ５／０６

Ｂ０１Ｊ １９／０２

(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、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の外表面に接触して配置された第一電極ブロックと、
前記第一電極ブロックに対して前記エキシマランプの管軸に平行な第二方向に離間した位置において、前記エキシマランプの発光管の外表面に接触して配置された第二電極ブロックと、
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、前記第二方向に関して前記第一電極ブロックと前記第二電極ブロックとの間の位置に配置され、前記エキシマランプから出射される紫外線に対する反射性を示す材料を含む反射部材とを備え、
前記反射部材は、前記第二方向に関して前記第一電極ブロックと前記第二電極ブロックとに挟まれた領域に位置する前記エキシマランプの部分に対して、前記第一方向に関して前記光取り出し面とは反対側で対向するように覆うことを特徴とする、紫外線照射装置。

【請求項2】

前記反射部材は、絶縁性材料からなり、前記第一電極ブロックの前記第二電極ブロックに対向する面、及び前記第二電極ブロックの前記第一電極ブロックに対向する面の双方に接触するように配置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】

前記第一方向及び前記第二方向に直交する第三方向に離間して配置された複数の前記エキシマランプを有し、
前記第一電極ブロック及び前記第二電極ブロックは、複数の前記エキシマランプそれぞれの発光管の外表面に接触しつつ、複数の前記エキシマランプに跨るように配置され、
前記反射部材は、前記第一方向に関して複数の前記エキシマランプの全てに対向する位置において、前記第二方向に関して前記第一電極ブロックと前記第二電極ブロックとに挟まれた領域を覆うように配置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4】

前記反射部材は、前記第一電極ブロック及び前記第二電極ブロックの双方の、前記第一方向に直交する面に接触するように配置されていることを特徴とする、請求項２～３のいずれか１項に記載の紫外線照射装置。

【請求項5】

前記反射部材は、前記第一方向に関して前記第一電極ブロック及び前記第二電極ブロックの双方から離間した位置に配置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6】

前記反射部材は、板形状を呈していることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の紫外線照射装置。

【請求項7】

前記反射部材は、前記エキシマランプの発光管の外表面に沿う曲面を有す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。

【請求項8】

前記反射部材は、フッ素樹脂又はセラミックからなることを特徴とする、請求項１～７のいずれか１項に記載の紫外線照射装置。

【請求項9】

前記エキシマランプは、主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下に属する波長帯に属する紫外線を発することを特徴とする、請求項１～８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、エキシマランプを光源として備えた、小型の紫外線照射装置が開発されている（下記特許文献１参照）。なお、下記特許文献１で開示されている紫外線照射装置は、主として皮膚疾患の治療の用途が想定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１６４４１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図１５は、特許文献１に開示されている小型の紫外線照射装置の構造を模式的に示す図面である。紫外線照射装置１００は、把持部１０１を含む筐体１０２内に収容されたランプ収容部１０３と、光照射窓１０４とを備える。ランプ収容部１０３内には、紫外線を出射するエキシマランプ１１０が内蔵されている。

【0005】

図１６は、エキシマランプ１１０の構造を模式的に示す図面である。エキシマランプ１１０は、円筒状の外側管１２１と、外側管１２１の内側において外側管１２１と同軸上に配置されており、外側管１２１よりも内径が小さい円筒状の内側管１２２とを有する。外側管１２１と内側管１２２とは方向ｄ１に係る端部において封止されており、両者の間には円環状の発光空間が構成され、当該空間内には発光ガス１２３Ｇが封入される。

【0006】

外側管１２１の外壁面には網状又はメッシュ状の外側電極１２４が設けられ、内側管１２２の内壁面には、ステンレス鋼やアルミニウムからなる膜状の内側電極１２５が設けられている。外側電極１２４及び内側電極１２５は、それぞれ高周波の交流電圧を発生可能な電源部１２６と電気的に接続されている。

【0007】

電源部１２６によって外側電極１２４と内側電極１２５との間に高周波の交流電圧が印加されることにより、外側管１２１と内側管１２２の管体を介して発光ガス１２３Ｇに対して電圧が印加され、発光ガス１２３Ｇが封入されている放電空間内で放電プラズマが生じる。これにより発光ガス１２３Ｇ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。

【0008】

ところで、図１６に図示されたエキシマランプ１１０は、上述したように、２種類の管体（１２１，１２２）が同軸上に配置されてなる。このため、エキシマランプ１１０を収容する筐体１０２は、ある程度の大きさを確保せざるを得ない。上述したように、特許文献１に記載された紫外線照射装置１００は、皮膚疾患の治療に利用されることが想定されており、利用者や利用状況が制限されていたため、これまで図１５に示すような形状、大きさであっても、実用上大きな問題とはならなかった。

【0009】

しかし、例えば、一般消費者が家庭内において、トイレ、台所、浴室、靴の中といった、比較的菌が繁殖しやすいと考えられる場所に対して殺菌処理を行うには、容易に持ち運びできる程度の大きさや重量であるのが好ましい。このような用途に利用されることを想定すると、図１６に示すエキシマランプ１１０を光源として備える紫外線照射装置１００の構造では、実用上問題が生じる可能性がある。

【0010】

なお、上記では殺菌の用途について言及しているが、医療現場に限らず一般的な産業上に利用される用途であっても、従来よりも小型の紫外線照射装置が実現されれば、取付可能箇所、利用可能場所の範囲が拡げられるため効果的である。

【0011】

本発明は、上記の課題に鑑み、従来構造よりも大幅に小型化し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】

【0012】

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、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の外表面に接触して配置された第一電極ブロックと、
前記第一電極ブロックに対して前記エキシマランプの管軸に平行な第二方向に離間した位置において、前記エキシマランプの発光管の外表面に接触して配置された第二電極ブロックと、
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、前記第二方向に関して前記第一電極ブロックと前記第二電極ブロックとの間の位置に配置され、前記エキシマランプから出射される紫外線に対する反射性を示す材料を含む反射部材とを備えたことを特徴とする。

【0013】

上記紫外線照射装置は、エキシマランプの発光管の外表面に接触した、第一電極ブロックと第二電極ブロックを備える。これらの電極ブロックは、それぞれ、エキシマランプの管軸方向に離間した位置においてエキシマランプの発光管の外表面と接触する。このため、エキシマランプは、単なる直管型の構造によって放電が可能となるため、従来のエキシマランプとして一般的に利用されていた、同心円状に管体が二重に設けられて内側管と外側管の間に発光ガスが封入される構造、いわゆる「二重管構造」の採用を必要としない。

【0014】

一例として、前記紫外線照射装置が備えるエキシマランプの発光管の大きさは、管軸方向（第二方向）に係る長さが１５ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であり、外径が２ｍｍ以上、１６ｍｍ以下である。

【0015】

第一電極ブロックと第二電極ブロックとの間に電圧が印加されると、主として、この電極ブロックの間に位置するエキシマランプの発光管内で発光する。この発光により生成された紫外線は、光取り出し面側に進行すると、光取り出し面を通過して紫外線照射装置の外側に取り出される。

【0016】

ただし、生成された紫外線は、全てが光取り出し面に向かって進行するわけではなく、一部の紫外線は、光取り出し面とは反対方向に進行する。この紫外線は光取り出し面から取り出されず、また、ランプハウスの筐体に照射されると、筐体を劣化させるおそれがある。

【0017】

これに対し、上記紫外線照射装置は、ランプハウス内において、光取り出し面とは反対側であって、各電極ブロックの間の位置に反射部材が設けられている。このため、第二方向に関して電極ブロックに挟まれた領域内において、エキシマランプで生成されて光取り出し面とは反対側に進行した紫外線は、反射部材によって反射して、光取り出し面側に進行方向を変更する。従って、光取り出し効率が向上すると共に、ランプハウスの筐体が劣化するのを抑制できる。

【0018】

前記反射部材は、板形状を呈しているものとしても構わないし、前記エキシマランプの発光管の外表面に沿う曲面を有するものとしても構わない。

【0019】

前記反射部材は、絶縁性材料からなり、前記第一電極ブロックの前記第二電極ブロックに対向する面、及び前記第二電極ブロックの前記第一電極ブロックに対向する面の双方に接触するように配置されているものとしても構わない。

【0020】

かかる構成によれば、反射部材によって反射される紫外線の光量を増加させることができる。

【0021】

絶縁性と紫外線に対する反射性とを示す反射部材の材料としては、フッ素樹脂、セラミックなどを利用することができる。反射部材のより具体的な例としては、セラミック材料からなる部材、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる部材、セラミックや樹脂からなる部材の表面にＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃などからなるセラミック微粒子を形成した部材、ガラスなどの基板の表面に誘電体多層膜などのセラミック系の反射層を形成した部材、などを採用することができる。

【0022】

前記反射部材は、前記第二方向に関して前記第一電極ブロックと前記第二電極ブロックとに挟まれた領域に位置する前記エキシマランプの部分を、前記光取り出し面とは反対側から前記第一方向に覆うように配置されているものとしても構わない。

【0023】

かかる構成によれば、光取り出し面とは反対側に位置する、ランプハウスの筐体の領域に対して、紫外線が照射されることを実質的に防止できる。また、両電極ブロックに挟まれた離間部分が絶縁性の反射部材で埋められているため、エキシマランプの発光管の外側において両電極間で放電が極めて生じにくくなり、オゾンの発生を抑制できるという効果がある。オゾンが発生すると、発生したオゾンがランプハウスの筐体を劣化させるおそれがある。上記構成によれば、オゾンの発生が抑制できるため、筐体の劣化の進行を更に抑制できる。

【0024】

前記第一方向及び前記第二方向に直交する第三方向に離間して配置された複数の前記エキシマランプを有し、
前記第一電極ブロック及び前記第二電極ブロックは、複数の前記エキシマランプそれぞれの発光管の外表面に接触しつつ、複数の前記エキシマランプに跨るように配置され、
前記反射部材は、前記第一方向に関して複数の前記エキシマランプの全てに対向する位置において、前記第二方向に関して前記第一電極ブロックと前記第二電極ブロックとに挟まれた領域を覆うように配置されているものとしても構わない。

【0025】

かかる構成によれば、ランプハウス内に複数のエキシマランプが搭載されるため、光取り出し面から高い出力の紫外線を出射することができる。そして、各エキシマランプにおいて、両電極ブロックに挟まれた領域に対して第一方向に対向する領域を覆うように、反射部材が設けられているため、多くの光を光取り出し面側に導くことができる。

【0026】

前記反射部材は、前記第一電極ブロック及び前記第二電極ブロックの双方の、前記第一方向に直交する面に接触するように配置されているものとしても構わない。

【0027】

かかる構成によれば、紫外線照射装置が持ち運びされる場合であっても、反射部材がランプハウス内で位置ずれを起こしにくい。

【0028】

前記エキシマランプは、主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下に属する波長帯に属する紫外線を発するものとしても構わない。

【0029】

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。このため、低圧水銀ランプなどから出射される波長２５４ｎｍの紫外線は、殺菌作用を有する反面、人体に対する悪影響のおそれがある。

【0030】

しかし、主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下に属する波長帯の紫外線は、仮に人体の皮膚に対して照射されても、皮膚の角質層で吸収され、それよりも内側（基底層側）には進行しない。角質層に含まれる角質細胞は細胞としては死んだ状態であるため、例えば、波長２５４ｎｍの紫外線が照射される場合のように、有棘層、顆粒層、真皮など、生きた細胞に吸収されてＤＮＡが破壊されるというリスクがほとんど存在しない。

【0031】

また、この１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下の波長帯の紫外線についても、照射対象物に対する殺菌効果が存在する。よって、かかる波長帯の紫外線を発するエキシマランプを備えることで、人体に対する影響を最小限に抑制しながらも、対象物に対する殺菌処理の用途に利用できる。このような波長帯の紫外線は、ＫｒＣｌ、ＫｒＢｒ、又はＡｒＦを含む発光ガスを封入したエキシマランプによって生成できる。

【0032】

なお、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。

【0033】

前記反射部材は、前記第一方向に関して前記第一電極ブロック及び前記第二電極ブロックの双方から離間した位置に配置されているものとしても構わない。

【発明の効果】

【0034】

本発明の紫外線照射装置によれば、従来構造よりも大幅に小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】紫外線照射装置の外観を模式的に示す斜視図である。

【図2】図１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3】紫外線照射装置が備える電極ブロック、エキシマランプ、及び反射部材の構造を模式的に示す斜視図である。

【図4】図３から視点を変更した斜視図である。

【図5】図４からエキシマランプ及び反射部材の図示を省略し、電極ブロックの構造を模式的に示す斜視図である。

【図6】図３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7】図３の斜視図を、光取り出し面とは反対側からＸ方向に見たときの模式的な平面図である。

【図8】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9】図６の一部拡大図に、紫外線の進行の様子を付した図面である。

【図10】反射部材の別の配置態様を模式的に示す平面図である。

【図11】反射部材の別の配置態様を模式的に示す平面図である。

【図12】反射部材の別の態様を模式的に示す斜視図である。

【図13】図１２の形状の反射部材を配置したときの態様を模式的に示す平面図である。

【図14】反射部材の別の配置態様を模式的に示す平面図である。

【図15】従来の小型の紫外線照射装置の構造を模式的に示す図面である。

【図16】図１５に示す紫外線照射装置に搭載されているエキシマランプの構造を模式的に示す図面である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

本発明に係る紫外線照射装置の実施形態につき、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。

【0037】

図１は、紫外線照射装置の外観を模式的に示す斜視図である。図２は、図１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。

【0038】

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２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」に対応し、Ｙ方向が「第二方向」に対応し、Ｚ方向が「第三方向」に対応する。

【0039】

また、以下の説明では、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。また、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。

【0040】

図１及び図２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、反射部材８とが収容されている。なお、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３参照）、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、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。

【0041】

本実施形態では、図２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、光学フィルタ２１が設けられている。この光学フィルタ２１の特性については、後述される。

【0042】

図３及び図４は、図２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）、エキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、及び反射部材８のみを図示した斜視図である。図３と図４は、見る角度のみが異なっている。また、図５は、図４から更にエキシマランプ３及び反射部材８の図示を省略した斜視図である。

【0043】

図３及び図４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。以下では、適宜、電極ブロック１１を「第一電極ブロック１１」と称し、電極ブロック１２を「第二電極ブロック１２」と称する。

【0044】

第一電極ブロック１１と第二電極ブロック１２とは、Ｙ方向に離間した位置に配置されている。図５に示す例では、第一電極ブロック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と、エキシマランプ３に対してＺ方向に離れた位置に形成され、ＹＺ平面に対して傾斜したテーパ面１１ｂとを有して構成される。同様に、第二電極ブロック１２についても、載置領域１２ａとテーパ面１２ｂとを有する。

【0045】

なお、第一電極ブロック１１と第二電極ブロック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、第一電極ブロック１１と第二電極ブロック１２は、共に、Ａｌ、Ａｌ合金、ステンレスなどで構成される。

【0046】

第一電極ブロック１１と第二電極ブロック１２とは、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。

【0047】

図６は、エキシマランプ３、電極ブロック（１１，１２）、及び反射部材８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。また、図７は、エキシマランプ３、電極ブロック（１１，１２）、及び反射部材８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＋Ｘ方向に見たときの模式的な平面図に対応する。

【0048】

なお、図６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。

【0049】

反射部材８は、エキシマランプから出射される紫外線Ｌ１に対する反射性を示す材料を含む。反射部材８は更に、絶縁性及び紫外線Ｌ１に対する高い耐性を示すのが好ましい。このような特性を示す反射部材８としては、例えば、セラミック材料からなる部材、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂からなる部材、セラミックや樹脂からなる部材の表面にＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃などからなるセラミック微粒子を形成した部材、ガラスなどの基板の表面に誘電体多層膜などのセラミック系の反射層を形成した部材、などを採用することができる。

【0050】

本実施形態において、反射部材８は、Ｙ方向に関して電極ブロック（１１，１２）の間の位置において、エキシマランプ３の発光管の外表面に一部接触するように配置されている。より詳細には、図７に示すように、反射部材８は、Ｙ方向に関して電極ブロック（１１，１２）に挟まれた領域において、Ｚ方向に関して全てのエキシマランプ３に跨るように配置されている。これにより、＋Ｘ方向にエキシマランプ３を見たとき、電極ブロック（１１，１２）に挟まれた領域は、反射部材８に隠れてエキシマランプ３の発光管の外表面が現れない。

【0051】

また、反射部材８は、第一電極ブロック１１の第二電極ブロック１２側の面１１ｃ、及び、第二電極ブロック１２の第一電極ブロック１１側の面１２ｃの双方に接触するように配置されている。ただし、上述したように、反射部材８は絶縁性材料からなるため、第一電極ブロック１１と第二電極ブロック１２との間を短絡することはない。

【0052】

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、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。

【0053】

エキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１の波長は、発光ガス３Ｇの物質に依存して決定される。例えば、発光ガス３ＧとしてＫｒＣｌを含む場合、エキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１は、主たるピーク波長が２２２ｎｍ近傍のスペクトルを示す（図８参照）。

【0054】

発光ガス３Ｇとしては、ＫｒＣｌの他、ＫｒＢｒ、ＡｒＦなどが利用可能である。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。これらのいずれのガス種においても、エキシマランプ３からは、主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下の波長帯に属する紫外線Ｌ１が生成される。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。

【0055】

発光ガス３ＧにＫｒＣｌが含まれる場合、図８に示すように、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。すなわち、光学フィルタ２１は、２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線を遮断する機能を有している。

【0056】

図９は、図６の一部拡大図である。なお、図９には、紫外線Ｌ１の進行の様子が模式的に付されている。

【0057】

両電極ブロック（１１，１２）の間に電圧が印加されると、上述したように、エキシマランプ３の発光管に封入されていた発光ガス３Ｇが発光する。この発光により生じた紫外線Ｌ１のうち、＋Ｘ方向に進行した紫外線Ｌ１ａは、そのまま光取り出し面１０から紫外線照射装置１の外部に出射される。一方、紫外線Ｌ１のうち、－Ｘ方向に進行した紫外線Ｌ１ｂは、反射部材８によって反射されて進行方向を＋Ｘ方向に変更された後、同様に、取り出し面１０から紫外線照射装置１の外部に出射される。

【0058】

仮に反射部材８が設けられていない場合、紫外線Ｌ１ｂは－Ｘ方向に進行し、いずれはランプハウス２の筐体に照射される。この結果、紫外線Ｌ１ｂは、紫外線照射装置１から取り出されない上、ランプハウス２の筐体の劣化を進行させるおそれを生む。紫外線照射装置１によれば、反射部材８が設けられているため、光取り出し面１０から取り出される紫外線Ｌ１の取り出し効率が高められると共に、ランプハウス２の筐体が劣化することが抑制される。

【0059】

［実施例］
Ｙ方向に関して電極ブロック（１１，１２）に挟まれた領域内に反射部材８を設けることで、紫外線照射装置１から取り出される紫外線Ｌ１の照度に及ぼす影響を検証した。

【0060】

管軸方向（Ｙ方向）の長さ７０ｍｍ、外径φ６ｍｍの管体に、発光ガス３Ｇとして、Ｋｒ、Ｃｌ₂、Ａｒ、及びＮｅの混合ガスを封入したエキシマランプ３を、４本準備した。そして、これら４本のエキシマランプ３を、Ｙ方向に７ｍｍ離間して配置された、Ａｌ製の電極ブロック（１１，１２）に接触させた。なお、各エキシマランプ３同士のＺ方向に係る離間距離は、１４ｍｍとされた。

【0061】

上記条件の下で、ピークピーク値約４ｋＶ、周波数７０ｋＨｚの交流電圧を、電極ブロック（１１，１２）間に印加して、各エキシマランプ３に対して誘電体バリア放電を生じさせ、光取り出し面１０から＋Ｘ方向に２０ｍｍ離れた、４本のエキシマランプ３の中央の位置における照度を照度計で測定した。

【0062】

かかる条件で、ＰＴＦＥからなり、Ｘ方向×Ｙ方向×Ｚ方向が２１ｍｍ×７ｍｍ×６５ｍｍの寸法を有する反射部材８を、図３～図７を参照して上述したような位置に配置した場合と、反射部材８を配置しなかった場合で、照度を比較した。この結果を表１に示す。

【0063】

【表1】

【0064】

表１によれば、反射部材８を設けることで、光の取り出し効率が向上し、照射面上における照度が２４％向上したことが分かる。

【0065】

なお、反射部材８は、エキシマランプ３の発光管の外表面から－Ｘ方向に離間した位置に配置されていてもよい。一例として、図１０に示すように、反射部材８が、第一電極ブロック１１の－Ｘ側の面１１ｄと、第二電極ブロック１２の－Ｘ側の面１２ｄとに跨るように配置されていても構わない。別の一例として、図１１に示すように、電極ブロック（１１，１２）は、それぞれ切り欠き部（１１ｅ，１２ｅ）を有しており、この切り欠き部（１１ｅ，１２ｅ）の位置に反射部材８が嵌め込まれるようにして配置されるものとしても構わない。

【0066】

更に別の例として、反射部材８は、図１２に示すように、電極ブロック（１１，１２）と同様にエキシマランプ３の発光管の外表面に沿う曲面を有していても構わない。図１２によれば、反射部材８は、各エキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）を嵌め込むことができるように、エキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）の発光管の外表面に沿った形状を呈した凹部（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）を有している。かかる反射部材８が、Ｙ方向に係る電極ブロック（１１，１２）の間に配置されることで、電極ブロック（１１，１２）の間の位置において、エキシマランプ３と密接した状態で反射部材８が配置される（図１３参照）。図１３は、図１２に示す形状の反射部材８を配置したときの態様を、図１０や図１１にならって模式的に示す平面図である。

【0067】

このように電極ブロック（１１，１２）の間を、絶縁性部材からなる反射部材８で密接させることにより、エキシマランプ３の外側の位置において、電極ブロック（１１，１２）の間で放電することが抑制され、これによりオゾンの発生が防止できる。

【0068】

なお、図６、図１０、及び図１１に示すような反射部材８の配置態様によっても、エキシマランプ３の外側の位置における放電の発生を抑制する効果は、図１２に示す配置態様よりは効果が低下するものの、一定程度認められる。

【0069】

［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。

【0070】

〈１〉上記実施形態では、第一電極ブロック１１及び第二電極ブロック１２が、共にテーパ面（１１ａ，１１ｂ）を有するものとして説明した。しかし、本発明において、各電極ブロックがテーパ面を有するか否かは任意である。すなわち、図１２に示した反射部材８の形状のように、エキシマランプ３が嵌め込まれる箇所以外の部分は、平坦面で構成されていても構わない。

【0071】

〈２〉紫外線照射装置１が複数本のエキシマランプ３を備える場合において、２本以上のエキシマランプ３のＸ方向に関する配置位置が変位していても構わない。

【0072】

〈３〉上記実施形態では、紫外線照射装置１は、光取り出し面１０に光学フィルタ２１が設けられているものとして説明したが、本発明において紫外線照射装置１が光学フィルタ２１を備えるか否かは任意である。特に、人体に対して紫外線Ｌ１が照射される可能性が限りなく低い状況で紫外線照射装置１が設置される場合には、光学フィルタ２１が設けられなくてもよい。

【0073】

また、上記実施形態では、紫外線照射装置１から出射される紫外線Ｌ１の主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下の波長帯に属する場合について説明したが、本発明は、主たる発光波長が２２５ｎｍを超える紫外線を発するものを排除しない。例えば、紫外線照射装置１は、発光ガス３ＧにＸｅＣｌを用い、主たるピーク波長が３０７ｎｍを示す紫外線Ｌ１を発するエキシマランプ３を備えるものとしても構わない。

【0074】

〈４〉上記実施形態では、反射部材８が、第一電極ブロック１１と第二電極ブロック１２の双方に接触している場合について説明した。しかし、本発明は、反射部材８が各電極ブロック（１１，１２）に対して接触していない場合を排除しない。

【0075】

例えば、図６において、反射部材８が両電極ブロック（１１，１２）の間の位置において、面１１ｃ及び１２ｃには接触しないように配置されるものとしても構わない。

【0076】

また、別の例として、図１４に示すように、反射部材８が各電極ブロック（１１，１２）に対して－Ｘ方向に離間した位置に配置されているものとしても構わない。この場合、反射部材８はランプハウス２の筐体の内側に固定されているものとしても構わない。

【符号の説明】

【0077】

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
３ ： エキシマランプ
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ ： エキシマランプ
３Ｇ ： 発光ガス
８ ： 反射部材
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ ： 凹部
１０ ： 光取り出し面
１１ ： 第一電極ブロック
１１ａ ： 載置領域
１１ｂ ： テーパ面
１１ｃ，１１ｄ ： 第一電極ブロックの面
１１ｅ ： 第一電極ブロックの切欠部
１２ ： 第二電極ブロック
１２ａ ： 載置領域
１２ｂ ： テーパ面
１２ｃ，１２ｄ ： 第二電極ブロックの面
１２ｅ ： 第二電極ブロックの切欠部
２１ ： 光学フィルタ
１００ ：紫外線照射装置
１０１ ：把持部
１０２ ：筐体
１０３ ：ランプ収容部
１０４ ：光照射窓
１１０ ：エキシマランプ
１２１ ：外側管
１２２ ：内側管
１２３Ｇ ：発光ガス
１２４ ：外側電極
１２５ ：内側電極
１２６ ：電源部
Ｌ１ ： 紫外線

【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】