(57)【要約】【課題】光源を冷却する手段を簡素化した小型の紫外線照射装置の提供にある。【解決手段】紫外線照射装置１００は、被処理物を入れる処理容器１２と、処理容器１２に設けられ、被処理物に紫外線を照射する光源１８と、処理容器１２の内部を減圧する真空ポンプ２２と、真空ポンプ２２により吸引される空気が光源１８を冷却するように流れる通気部と、を備える。処理容器１２が収容される筐体１０をさらに備え、通気部２０は、処理容器１２と筐体１０の間の空間により形成されてもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を入れる処理容器と、
前記処理容器に設けられ、前記被処理物に紫外線を照射する光源と、
前記処理容器の内部を減圧する真空ポンプと、
前記真空ポンプにより吸引される空気が前記光源を冷却するように流れる通気部と、
を備えることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記処理容器が収容される筐体をさらに備え、
前記通気部は、処理容器と筐体の間の空間により形成され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】
前記処理容器は、被処理物を入れる投入口と、被処理物を取り出す取出口と、をさらに備え、
本装置は、前記投入口と前記取出口が同時に開かないようにする安全機構を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記発光ダイオードは、前記処理容器の壁一面に複数設けられることを特徴とする請求項４に記載の紫外線照射装置。
【請求項６】
前記通気部として、前記処理容器の壁一面に設けられる複数の発光ダイオードのそれぞれに対応する箇所を結ぶように延設されるダクトを備えることを特徴とする請求項５に記載の紫外線照射装置。
【請求項７】
被処理物を入れた状態で処理容器の内部を減圧する第１減圧ステップと、
前記処理容器に設けられる光源により前記被処理物に紫外線を照射する照射ステップと、
前記第１減圧ステップによる減圧を停止する減圧停止ステップと、
被処理物を入れたまま処理容器の内部に空気を採り込んで減圧を解除する解除ステップと、
前記解除ステップに続いて、処理容器の内部を減圧する第２減圧ステップと、
を備え、
前記第１減圧ステップまたは前記第２減圧ステップのうち、少なくとも一方のステップにおいて、処理容器を減圧する際に吸引される空気が前記光源を冷却するように流れることを特徴とする紫外線照射方法。
【請求項８】
前記解除ステップにおいて処理容器に採り込まれる空気が前記光源を冷却するように流れることを特徴とする請求項７に記載の紫外線照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理容器内に設けられる被処理物に紫外線を照射する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線は、紫外光による樹脂硬化の分野や、医療や食品分野における滅菌もしくは殺菌処理などで広く用いられている。昨今において、食の安全性や衛生面に対する人々の関心の高まりとともに、Ｏ−１５７をはじめとする細菌やインフルエンザウイルス等の感染予防が重要視されており、効果的に殺菌処理を施すことのできる装置が求められている。
【０００３】
例えば、紫外線を効率的に照射して被処理物を殺菌する装置として、チャンバー内を減圧して紫外線を照射する装置が挙げられる。このような装置では、殺菌効率を高めるため、紫外線の照射によりオゾンを発生させる機構や、処理容器内の温度および湿度を調整する機構が示されている（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２０６６９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３３６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
医療や食品加工の現場では、すでに様々な機器が導入されていることが多く、スペース等の制約を考えると、装置は小型であることが求められる。日常的な場面において用いる場合においても、どこにでも設置して気軽に利用できるよう小型の装置であることが望ましい。
【０００６】
また、水銀ランプや紫外線ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの紫外線光源は、光源が発する熱により劣化が進む場合があり、適切に冷却しながら用いることが望ましい。この場合、光源の冷却手段もあわせて小型化できることが望ましい。
【０００７】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、光源を冷却する手段を簡素化した小型の紫外線照射装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の紫外線照射装置は、被処理物を入れる処理容器と、処理容器に設けられ、被処理物に紫外線を照射する光源と、処理容器の内部を減圧する真空ポンプと、真空ポンプにより吸引される空気が光源を冷却するように流れる通気部と、を備える。
【０００９】
上記態様の紫外線照射装置によれば、真空ポンプにより処理容器の内部を減圧することにより、処理容器内の紫外線透過率を向上させることができる。また、真空ポンプにより吸引される空気により光源を冷却することができる。
【００１０】
上記態様の紫外線照射装置において、前記処理容器が収容される筐体をさらに備え、前記通気部は、処理容器と筐体の間の空間により形成されてもよい。
【００１１】
上記態様の紫外線照射装置において、前記処理容器は、被処理物を入れる投入口と、被処理物を取り出す取出口と、をさらに備え、本装置は、前記投入口と前記取出口が同時に開かないようにする安全機構を備えてもよい。
【００１２】
上記態様の紫外線照射装置において、前記光源は、発光ダイオードであってもよい。
【００１３】
上記態様の紫外線照射装置において、前記発光ダイオードは、前記処理容器の壁一面に複数設けられてもよい。
【００１４】
上記態様の紫外線照射装置において、前記通気部として、前記処理容器の壁一面に設けられる複数の発光ダイオードのそれぞれに対応する箇所を結ぶように延設されるダクトを備えてもよい。
【００１５】
本発明の別の態様は、紫外線照射方法である。この紫外線照射方法は、被処理物を入れた状態で処理容器の内部を減圧する第１減圧ステップと、処理容器に設けられる光源により被処理物に紫外線を照射する照射ステップと、第１減圧ステップによる減圧を停止する減圧停止ステップと、被処理物を入れたまま処理容器の内部に空気を採り込んで減圧を解除する解除ステップと、解除ステップに続いて、処理容器の内部を減圧する第２減圧ステップと、を備える。第１減圧ステップまたは第２減圧ステップのうち、少なくとも一方のステップにおいて、処理容器を減圧する際に吸引される空気が光源を冷却するように流れる。
【００１６】
上記態様の紫外線照射方法によれば、減圧ステップにおいて吸引される空気の流れを利用して、光源を冷却することができる。また、第１減圧ステップにより処理容器内が十分に減圧され、空気を吸引できなくなった場合には、解除ステップにより処理容器内に空気を採り込んだ後、第２減圧ステップにおいて吸引される空気の流れを利用して光源を冷却することができる。したがって、紫外線を照射する光源を継続して冷却することができる。
【００１７】
上記態様の紫外線照射方法において、解除ステップにおいて処理容器に採り込まれる空気が光源を冷却するように流れてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の紫外線照射装置によれば、光源を冷却する手段を簡素化して装置を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１に係る紫外線照射装置を示す図である。
【図２】紫外線照射装置の内部構成を示す図である。
【図３】図２の紫外線照射装置におけるＡ−Ａ線断面を示す図である。
【図４】紫外線照射装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】紫外線照射装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】変形例に係る紫外線照射装置における通気部を示す図である。
【図７】図６の通気部の内部構造を示す図である。
【図８】実施の形態２に係る紫外線照射装置の外観を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る紫外線照射装置１００を示し、図２は紫外線照射装置１００の内部構成を示す。紫外線照射装置１００は、処理容器１２の内部に入れた被処理物である医療器具や調理器具に紫外線を照射して殺菌もしくは滅菌したり、型に流し込んだ紫外線硬化樹脂を入れて紫外線を照射することで、樹脂を硬化させたりする目的に使用できる。
【００２２】
紫外線照射装置１００は、筐体１０と、処理容器１２と、光源１８と、真空ポンプ２２と、吸気弁２４とを備える。筐体１０の中に処理容器１２が設けられる。
【００２３】
筐体１０は、略直方体の箱型形状であり、鉄などを含む金属板で構成される。筐体１０は、処理容器１２の後述する出し入れ口４０に対応する位置に開閉可能な扉４２と、扉４２の開閉状態を検知する扉センサ４８を備える。
【００２４】
扉４２は、閉状態において筐体１０及び処理容器１２の内部の気密性が保たれるように出し入れ口４０を密閉する。扉４２は窓４６を備え、窓４６は閉状態において処理容器１２の内部を視認できるようガラス板などの透明材料が嵌め込まれている。なお、光源１８が放射する紫外線が筐体１０の外部に漏れないよう、窓４６は、光源１８が放射する紫外線を透過しない材料とする。
【００２５】
筐体１０は、表示部３０と、操作部３２を備える。表示部３０は、紫外線照射装置１００の動作状態を表示する液晶ディスプレイである。操作部３２は、紫外線照射装置１００を作動させるためのスイッチなどで構成され、紫外線照射装置１００の動作を開始または停止させることができる。また、操作部３２により、減圧時における処理容器１２の気圧や、光源１８が放射する紫外線の強度、時間を設定する。
【００２６】
筐体１０は、制御部２８を備える。制御部２８は、光源１８、真空ポンプ２２、吸気弁２４、表示部３０、操作部３２、扉センサ４８及び後述する気圧センサ５０と電気的に接続され、これらの動作を制御するための制御信号を送受信する。制御部は、例えば、コンピュータのＣＰＵをはじめとする素子等で実現される。
【００２７】
処理容器１２は、筐体１０と同様、略直方体の箱型形状であり、金属板などで構成される。外側の筐体１０と内側の処理容器１２で二重構造となり、筐体１０と処理容器１２の間の空間には、通気部２０が形成される。処理容器１２には被処理物を出し入れするための出し入れ口４０が設けられる。出し入れ口４０が設けられない面には、複数の光源１８が壁一面に多数設けられる。
【００２８】
光源１８は、処理容器１２に複数設けられ、処理容器１２に入れられた被処理物に対して紫外線を照射する。本実施の形態では、光源１８として紫外線ＬＥＤを用い、その中心波長又はピーク波長が約２００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外領域に含まれるものを用いる。このような紫外線ＬＥＤとして、例えば、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）を用いたものが知られている。
【００２９】
光源１８として用いる紫外線ＬＥＤは、紫外線照射装置１００の使用目的に応じて中心波長又はピーク波長を適宜選択することが望ましい。例えば、殺菌もしくは滅菌用途に用いる場合には、波長２６０ｎｍ付近の殺菌線と呼ばれる紫外線を放射する光源を用いることが好ましい。樹脂硬化に用いる場合には、樹脂の材料などに応じて樹脂硬化に最適な波長を選択することが望ましい。
【００３０】
処理容器１２は、内部の気圧を調整するための排気孔３４と、吸気孔３６と、内部の気圧を検知する気圧センサ５０を備える。排気孔３４は、通気部２０を介して真空ポンプ２２に接続されており、真空ポンプ２２を作動させることにより、図２の実線の矢印Ｘで示すように、排気孔３４を通じて処理容器１２の内部の空気が排気される。
【００３１】
吸気孔３６は、吸気弁２４に連通しており、吸気弁２４を開けることにより、図２の破線の矢印Ｙで示すように、減圧された処理容器１２の内部に吸気孔３６を通じて外気を取り込み、処理容器１２の減圧を解除する。吸気弁２４の前には外気に含まれるチリや細菌を除去するためのフィルタ２６が設けられる。
【００３２】
通気部２０は、処理容器１２の排気孔３４と真空ポンプ２２をつなぐ空間であり、真空ポンプ２２を作動させて処理容器１２を減圧する際に、処理容器１２から排気される空気が通る道である。このとき、減圧時に吸引される空気は、光源１８を冷却するように通気部２０を流れる。光源１８は、処理容器１２の壁と熱的に接続されており、通気部２０に空気の流れがあることで、処理容器１２の壁を介して熱せられた空気は真空ポンプ２２を通じて排気される。
【００３３】
処理容器１２は、外壁に接するように設けられるヒートシンク５２を備える。図３は、図２の紫外線照射装置におけるＡ−Ａ線断面を示す。ヒートシンク５２は、光源１８と熱伝導性の高い部材により連結され、光源１８が紫外線を放射する際に発生する熱が伝達され、通気部２０を流れる空気が当たることで冷却される。ヒートシンク５２は、光源１８を効率的に冷却されるよう、処理容器１２の壁を挟んで光源１８と対向する位置に配置されることが望ましい。なお、ヒートシンク５２は、筐体１０を介して放熱できるように、筐体１０と熱的に接続されてもよい。この場合、真空ポンプ２２によって処理容器１２の内部が減圧されることにより、次第に通気部２０を流れる空気が少なくなっていくことによる放熱性の低下を抑えることができる。
【００３４】
図４は、紫外線照射装置１００の電気的構成を示すブロック図である。紫外線照射装置１００は、前述した光源１８、真空ポンプ２２、吸気弁２４、制御部２８、表示部３０、操作部３２、扉センサ４８、気圧センサ５０を備える。
【００３５】
制御部２８は、操作部３２が受け付けたユーザからの入力情報を取得する。操作部３２から受け付ける入力情報は、例えば、光源１８が放射する紫外線の強度および時間や、減圧時における処理容器１２の気圧などの設定値である。また、制御部２８は、扉センサ４８が検知する扉の開閉状態および気圧センサ５０が測定する気圧データを定期的に取得する。
【００３６】
制御部２８は、扉４２が開状態であると確認した場合、安全のため光源１８をオンにしない。このとき、制御部２８は、扉４２が開状態であるため動作を開始できない旨を表示部３０に表示させたり、アラーム音を短時間発生させたりして、ユーザに注意喚起してもよい。
【００３７】
制御部２８は、扉４２が閉状態であると確認した場合、光源１８をオンにして、操作部３２が受け付けた所定の強度で紫外線を放射させるよう光源１８を制御する。制御部２８は、紫外線の照射中、気圧センサ５０の測定値をもとに、真空ポンプ２２を作動させて処理容器１２の内部を減圧し、吸気弁２４を開けて減圧を解除する。このとき、制御部２８は、紫外線透過率を妨げない気圧値の範囲内で減圧と解除を繰り返しながら、紫外線を照射する。設定する気圧値の範囲は使用する真空ポンプ２２の性能や、必要とする紫外線照射の強度などに応じて定めることが望ましく、例えば、５〜１００ｋＰａの範囲内で上限値と下限値を設定する。
【００３８】
なお制御部２８は、紫外線の照射が完了した場合、表示部３０に紫外線照射の完了を示す表示をさせたりアラーム音を発生させたりしてユーザに通知してもよい。
【００３９】
以上の構成による紫外線照射装置１００の動作を説明する。
図５は、紫外線照射装置１００の動作を示すフローチャートである。被処理物が処理容器１２に入れられた状態でユーザから動作開始の入力操作を受け付けた場合、制御部２８は、扉４２の扉が閉まっているかを確認する（Ｓ１０）。扉４２が閉まっている場合（Ｓ１０のＹ）、光源１８をオンにして紫外線照射を開始し（Ｓ１２）、真空ポンプ２２を作動させて処理容器１２の減圧を開始する（Ｓ１４）。扉４２が閉まっていない場合（Ｓ１０のＮ）、制御部２８は、光源１８をオンにしない。
【００４０】
真空ポンプ２２を作動させた後、処理容器１２の気圧が設定値以下となり減圧が完了した場合（Ｓ１６のＹ）、制御部２８は、真空ポンプ２２を停止する（Ｓ１８）。減圧が完了していない場合（Ｓ１６のＮ）、制御部２８は真空ポンプ２２の作動を継続する。
【００４１】
真空ポンプ２２を停止させた後、制御部２８は、処理容器１２の減圧を解除するため吸気弁２４を開ける（Ｓ２０）。吸気弁２４を開けた後、処理容器１２の減圧が解除されるまでは（Ｓ２２のＮ）、吸気弁２４からの外気の取り込みを継続する。処理容器１２の減圧が解除された後（Ｓ２２のＹ）、制御部２８は、設定した紫外線の照射時間が経過したか否かを判断する（Ｓ２４）。設定した紫外線の照射時間が経過し、紫外線の照射が完了したと判断した場合（Ｓ２４のＹ）、光源１８をオフにして紫外線照射を停止する（Ｓ２６）。一方、設定した紫外線の照射時間が経過していない場合（Ｓ２４のＮ）、照射時間が経過するまで処理容器１２の減圧（Ｓ１４〜Ｓ１８）と減圧解除（Ｓ２０、Ｓ２２）を繰り返すことにより、紫外線を放射する光源１８を継続して冷却する。
【００４２】
実施の形態１に係る紫外線照射装置１００は、光源１８として紫外線ＬＥＤを用いている。一般に、水銀ランプなどの紫外線ランプと比較して、紫外線ＬＥＤはそのサイズを小さくすることができるため、光源１８として紫外線ＬＥＤを用いることで、紫外線照射装置１００を小型化することができる。また、紫外線ＬＥＤを用いることで、処理容器１２の壁に多数配置して設けることができ、被処理物に効果的に紫外線を照射することができる。
【００４３】
紫外線照射装置１００は、紫外線を照射する際に、真空ポンプ２２により処理容器１２の内部を減圧する。紫外線は、その波長帯域によっては空気中の透過率が低く、空気を透過するとその強度が減衰してしまう場合がある。そこで、処理容器１２を減圧することで、光源１８が放射した紫外線が被処理物に達する前に減衰してしまうことを防ぐことができる。したがって、処理容器１２に入れた被処理物に対して紫外線を効率良く照射することができる。
【００４４】
紫外線照射装置１００は、真空ポンプ２２により吸引され通気部２０を流れる空気により光源１８を冷却することができる。そのため、光源１８の冷却手段を設けない場合と比較して、光源１８の発熱による紫外線強度の低下や、光源１８の劣化を抑えることができる。また、真空ポンプ２２は、処理容器１２を減圧させる機能を兼ね備えているため、冷却手段を別途設ける必要がなく紫外線照射装置１００の小型化に寄与できる。
【００４５】
紫外線照射装置１００は、真空ポンプ２２により処理容器１２の内部を減圧した後に、再度空気を取り込んで処理容器１２の空気を吸引するため、通気部２０に継続的に空気を流すことができる。これにより、光源１８を継続して冷却することができる。
【００４６】
（実施の形態１の変形例）
図６は、変形例に係る紫外線照射装置１００における通気部２０の外観を示し、図７は、図６の通気部２０の内部構造を示す。説明の便宜上、図７では筐体１０を取り除いた状態の紫外線照射装置１００を示す。
【００４７】
変形例に係る紫外線照射装置１００は、筐体１０と処理容器１２の間の空間に設けられる通気部２０を構成するダクト５４を備える。ダクト５４は、金属板などにより構成され、処理容器１２の外壁に沿うように配置される。図７に示すように、ダクト５４の断面形状は、コの字型をしており、ダクト５４と処理容器１２の外壁とに囲まれる領域が通気部２０となる。また、ダクト５４は、光源１８が設けられる位置に対応して処理容器１２の外壁にヒートシンク５２に沿って設けられ、ヒートシンク５２とダクト５４に囲まれる領域が通気部２０となるように配置される。
【００４８】
ダクト５４は、図７に示すように、複数の光源１８が設けられる箇所を一筆書きで結ぶように延設されている。このようにダクト５４を設けることで、真空ポンプ２２により吸引される空気が通気部２０を通りながら、光源１８を順番に冷却していくことができる。そのため、複数設けられる光源１８を効率良く冷却することができる。
【００４９】
（実施の形態２）
図８は、実施の形態２に係る紫外線照射装置２００の外観を示す。紫外線照射装置２００は、滅菌されたアイソレータやクリーンルームに外界から薬剤や器具などを導入する際に用いられるパスボックスである。例えば、取出口７０を滅菌領域と接続させ、滅菌されていない被処理物を投入口６０から入れて紫外線を照射し、投入口６０を閉じた状態で取出口７０から被処理物を取り出して、滅菌処理が施された被処理物を導入する。以下、実施の形態１における紫外線照射装置１００との相違点を中心に説明する。
【００５０】
紫外線照射装置２００は、筐体５８と、筐体５８の中に設けられる処理容器５６を備える。筐体５８は、実施の形態１に係る筐体１０と同様、略直方体の箱型形状であり、外側の筐体５８と内側の処理容器５６で二重構造となる。筐体５８は、処理容器１２の投入口６０に対応する位置に第１扉６２が設けられ、取出口７０に対応する位置に第２扉７２が設けられる。筐体５８は、第１扉６２と第２扉７２のそれぞれの開閉状態を検知するための第１扉センサ６８と、第２扉センサ７８を備える。さらに、紫外線照射装置２００は、第１扉６２と第２扉７２のそれぞれをロックするロック機構（図示せず）を備えており、このロック機構が安全機構として機能する。
【００５１】
処理容器５６は、実施の形態１に係る処理容器１２と同様、略直方体の箱型形状である。処理容器５６は、実施の形態１に係る処理容器１２とは異なり、四つの側面のうち、一つの面に投入口６０が設けられ、投入口６０が設けられる面とは別の側面に取出口７０が設けられる。投入口６０及び取出口７０が設けられないその他の側面や、上面、下面には複数の光源１８が設けられる。なお、その他の構成は、実施の形態１またはその変形例と同様の構成であるため、詳しい説明は省略する。
【００５２】
制御部は、第１扉６２と第２扉７２が同時に開かないようロック機構を制御する。制御部は、第１扉センサ６８が第１扉６２の開状態を検知した場合、第２扉７２をロックする。一方、第２扉センサ７８が第２扉７２の開状態を検知した場合、第１扉６２をロックする。
【００５３】
本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
【００５４】
通気部２０は、真空ポンプ２２が吸引する空気を通す以外にも、吸気弁２４から取り込まれる空気が通るように設けられていてもよい。例えば、処理容器１２に設けられる排気孔３４を吸気孔として用い、真空ポンプ２２と通気部２０の接続部に吸気弁２４を取り付ける。こうすることで、吸気弁２４から取り込まれる空気は、通気部２０を流れていき、排気孔３４を通じて処理容器１２に達する。このような構造とすることで、処理容器１２の減圧時だけでなく、処理容器１２の減圧を解除する際にも光源１８を空冷することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０…筐体、１２…処理容器、１８…光源、２０…通気部、２２…真空ポンプ、２４…吸気弁、３４…排気孔、３６…吸気孔、２８…制御部、４０…出し入れ口、４２…扉、５６…処理容器、５８…筐体、６０…投入口、７０…取出口、１００、２００…紫外線照射装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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