(57)【要約】【課題】  波長域２３０〜３００ｎｍの人体に有害な紫外線を低減させ、かつ、２００〜２３０ｎｍの波長域の有効光を高い発光強度で出射することのできる紫外線殺菌装置の提供。【解決手段】  紫外線殺菌装置は、紫外線光源と、当該紫外線光源を収納するランプ収納室と、前記紫外線光源からの光を導光する導光部とを有する紫外線殺菌装置であって、前記導光部と前記ランプ収納室との間、または、前記導光部の光出射側の先端部の少なくとも一方に、人体に有害な波長域の紫外線を低減させるバンドパスフィルタを設けると共に、前記導光部の内表面が人体に有害な波長域の紫外線を吸収する紫外線吸収部材よりなることを特徴とする。【選択図】  図１
2018114197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線光源と、
当該紫外線光源を収納するランプ収納室と、
前記紫外線光源からの光を導光する導光部とを有する紫外線殺菌装置であって、
前記導光部と前記ランプ収納室との間、または、前記導光部の光出射側の先端部の少なくとも一方に、人体に有害な波長域の紫外線を低減させるバンドパスフィルタを設けると共に、
前記導光部の内表面が人体に有害な波長域の紫外線を吸収する紫外線吸収部材よりなることを特徴とする紫外線殺菌装置。
【請求項２】
前記バンドパスフィルタが下記式（１）で表される光の強度比を１０％以下とするものであることを特徴とする請求項１に記載の紫外線殺菌装置。
式（１）：光の強度比［％］＝｛（前記人体に有害な波長域の紫外線の強度）／（２００〜２３０ｎｍの波長域の有効光の強度）｝×１００
【請求項３】
前記バンドパスフィルタを透過した２００〜２３０ｎｍの波長域の有効光が、前記紫外線吸収部材によって反射されることを特徴とする請求項１または請求項２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し、更に詳しくは皮膚や生体組織等の殺菌処理などに好適に用いられる紫外線殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、皮膚等の殺菌処理、脱臭処理、および有機汚染物の除去処理などに紫外線が好適に利用されている。また、紫外線光源としては、エキシマランプが広く知られている（例えば、特許文献１参照。）。
エキシマランプの或る種のものとしては、図１０に示すように、円筒状の外側管５２と、この外側管５２内においてその管軸に沿って配置された、当該外側管５２の内径より小さい外径を有する円筒状の内側管５３とを有する合成石英ガラス製の二重管構造の発光管５１を備えている。この発光管５１においては、外側管５２および内側管５３の各々の両端部が封止壁部材５４Ａ，５４Ｂによって接合され、外側管５２と内側管５３との間に円環状の内部空間Ｓ１が形成されている。この内部空間Ｓ１には、放電用ガスが封入されている。また、発光管５１には、外側管５２の外周面に網状の外側電極５５が設けられ、内側管５３の内周面に膜状の内側電極５６が設けられており、外側電極５５および内側電極５６は、それぞれ高周波電源５９に接続されている。
このエキシマランプ５０においては、高周波電源５９によって外側電極５５と内側電極５６との間に高周波高電圧が印加されることにより、内部空間Ｓ１においてエキシマ放電が発生し、エキシマ光が放射される。
【０００３】
紫外線による殺菌処理（具体的には、皮膚の殺菌処理）においては、波長２００ｎｍ付近の紫外線、具体的には、概ね波長２００〜２３０ｎｍの範囲の紫外線が使用される。
而して、エキシマランプは、放電用ガスの種類によって放射される光の波長特性（波長範囲）を調整できるものであることから、放電用ガスとして適宜のガスを用いることにより、波長２００ｎｍ付近に中心波長を有する放射光（紫外線）を得ることができる。具体的に、波長２００ｎｍ付近に中心波長を有する放射光を得るための放電用ガス（以下、「特定放電用ガス」ともいう。）としては、例えば、フッ化アルゴン（ＡｒＦ）ガス（得られる放射光の中心波長１９３ｎｍ）、臭化クリプトン（ＫｒＢｒ）ガス（得られる放射光の中心波長２０７ｎｍ）、塩化クリプトン（ＫｒＣｌ）ガス（得られる放射光の中心波長２２２ｎｍ）、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）ガス（得られる放射光の中心波長２４８ｎｍ）、ヨウ化キセノン（ＸｅＩ）ガス（得られる放射光の中心波長２５３ｎｍ）、および塩素（Ｃｌ2 ）ガス（得られる放射光の中心波長２５９ｎｍ）などが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−９２２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エキシマランプの放射光は、実用上単色光とみなすことのできるものであり、そのスペクトル（放射スペクトル）は、線スペクトルであるが、ある程度のスペクトル線幅を有するものである。そのため、エキシマランプの放射光には、中心波長の光と共に、中心波長よりも長波長側の光および中心波長よりも短波長側の光も含まれる。特に、中心波長２２２ｎｍの紫外線を放射するエキシマランプにおいては、人体に有害な波長域２３０〜３００ｎｍの光も若干発光する。
而して、波長域２３０〜３００ｎｍの光は人体に悪影響を及ぼすものであることから、例えば皮膚の殺菌処理や治療の用途にエキシマランプを用いる場合には、これらの人体に有害な波長域２３０〜３００ｎｍの紫外線（以下、「有害光」ともいう。）を遮断する必要がある。
【０００６】
このような有害光を遮断するために、通常、バンドパスフィルタ（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ：ＢＰＦ）が使用される。
しかしながら、バンドパスフィルタの特性上、入射角が大きい光における有害光は、遮断することが困難である。
図１１は、２２２ｎｍ付近の波長域の光を透過させるよう設計されたバンドパスフィルタにおける、光の透過率の入射角依存性を示すグラフである。
光の入射角が０°である場合、すなわち入射面に対して垂直に入射する場合（図１１において実線で示す。）は、２２０ｎｍ付近の波長域の光は透過し、有害光（波長域２３０〜３００ｎｍの紫外線）は遮断される。
一方、光の入射角が４０°である場合（図１１において一点鎖線で示す。）は、約２１０ｎｍ以上の波長域の光が遮断され、２８０ｎｍ以上の波長域の光は透過されてしまう。つまり、必要とされる波長域２００〜２３０ｎｍの紫外線（以下、「有効光」ともいう。）は通さず、有害光は透過されてしまう。
さらに、光の入射角が６０°である場合（図１１において破線で示す。）は、約２００ｎｍ以上の波長域の光が遮断され、２６０ｎｍ以上の波長域の光は透過される。
以上のように、バンドパスフィルタの光の透過率には角度依存性があり、入射角が大きくなるに従って透過する光の波長域が短波長側に移行（シフト）し、必要とされる有効光は透過せずに有害光を透過することになってしまう。
【０００７】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、波長域２３０〜３００ｎｍの人体に有害な紫外線を低減させ、かつ、２００〜２３０ｎｍの波長域の有効光を高い発光強度で出射することのできる紫外線殺菌装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の紫外線殺菌装置は、紫外線光源と、
当該紫外線光源を収納するランプ収納室と、
前記紫外線光源からの光を導光する導光部とを有する紫外線殺菌装置であって、
前記導光部と前記ランプ収納室との間、または、前記導光部の光出射側の先端部の少なくとも一方に、人体に有害な波長域の紫外線を低減させるバンドパスフィルタを設けると共に、
前記導光部の内表面が人体に有害な波長域の紫外線を吸収する紫外線吸収部材よりなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の紫外線殺菌装置においては、前記バンドパスフィルタが下記式（１）で表される光の強度比を１０％以下とするものであることが好ましい。
式（１）：光の強度比［％］＝｛（前記人体に有害な波長域の紫外線の強度）／（２００〜２３０ｎｍの波長域の有効光の強度）｝×１００
【００１０】
本発明の紫外線殺菌装置においては、前記バンドパスフィルタを透過した２００〜２３０ｎｍの波長域の有効光が、前記紫外線吸収部材によって反射されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の紫外線殺菌装置においては、導光部とランプ収納室との間、または、導光部の光出射側の先端部の少なくとも一方に、人体に有害な波長域の紫外線を低減させるバンドパスフィルタが設けられると共に、導光部の内表面が人体に有害な波長域の紫外線を吸収する紫外線吸収部材よりなる。そのため、紫外線光源からの光に含まれる有害光のうちの一部がバンドパスフィルタによって選択的に遮断され、残りの有害光が紫外線吸収部材に吸収または透過される。その結果、本発明の紫外線殺菌装置からの出射光において、有効光を含む紫外線の発光強度を大きく低下させることなく、有害光の発光強度を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態の紫外線殺菌装置の構成の一例を示す説明用断面図である。
【図２】図１の紫外線殺菌装置におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１の紫外線殺菌装置の底面図である。
【図４】ソーダライムガラスおよびホウケイ酸ガラスの透過スペクトルを示すグラフである。
【図５】第１の実施の形態の紫外線殺菌装置におけるバンドパスフィルタおよび紫外線吸収部材における光の透過を説明する模式図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の紫外線殺菌装置の構成の一例を示す説明用断面図である。
【図７】第２の実施の形態の紫外線殺菌装置におけるバンドパスフィルタおよび紫外線吸収部材における光の透過を説明する模式図である。
【図８】本発明の紫外線殺菌装置の構成の別の一例における部分断面図である。
【図９】本発明の紫外線殺菌装置の構成のさらに別の一例における底面図である。
【図１０】エキシマランプの構成の一例を示す説明用断面図である。
【図１１】バンドパスフィルタの光の透過率の角度依存性を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
〔第１の実施の形態の紫外線殺菌装置〕
図１は、本発明の第１の実施の形態の紫外線殺菌装置の構成の一例を示す説明用断面図である。図２は、図１の紫外線殺菌装置におけるＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１の紫外線殺菌装置の底面図である。
本発明の第１の実施の形態の紫外線殺菌装置１０は、紫外線を放射する例えばエキシマランプ２０よりなる紫外線光源を備える紫外線光源ユニット１１と、当該紫外線光源ユニット１１を収納するランプ収納室１２と、エキシマランプ２０からの光を導光する導光部１３とを有するものである。
【００１５】
〔紫外線光源ユニット〕
紫外線光源ユニット１１は、直管状のエキシマランプ２０よりなる紫外線光源と、このエキシマランプ２０のランプ中心軸に沿って伸びるように配設された反射部材２８とを備える。
反射部材２８は、エキシマランプ２０の全長よりも長尺な全長を有し、エキシマランプ２０の周方向に沿って半円形状に湾曲した矩形曲板状のアルミニウム製の凹平面鏡よりなるものである。そして、反射部材２８は、当該反射部材２８の反射面（内周面）がエキシマランプ２０と対向するように配置されている。ここに、反射部材２８は、エキシマランプ２０の外周面（具体的には、後述する外側管２２の外周面）に設けられたアルミニウムの蒸着膜よりなるものであってもよい。そして、エキシマランプ２０の外側管２２の外周面における反射部材２８と対向していない領域によって紫外線出射領域が形成されている。
【００１６】
エキシマランプ２０は、例えば合成石英ガラスおよび溶融石英ガラスなどの紫外線を透過する誘電体材料よりなる発光管２１を備えている。発光管２１は、円筒状の外側管２２と、この外側管２２内においてその管軸に沿って配置された、当該外側管２２の内径より小さい外径を有する円筒状の内側管２３とを有する二重管構造のものである。この発光管２１において、外側管２２と内側管２３とは、外側管２２の管軸と内側管２３の管軸とが一致するように配置されており、これらの外側管２２の管軸および内側管の管軸が、ランプ中心軸とされている。また、発光管２１においては、外側管２２および内側管２３の各々の両端部が封止壁部材２４Ａ，２４Ｂによって接合され、外側管２２と内側管２３との間に円環状の内部空間Ｓ１が形成されている。この内部空間Ｓ１には、放電用ガスが封入されている。また、発光管２１には、外側管２２の外周面に密接して、例えばステンレス鋼などよりなる網状の外側電極２５が設けられており、また内側管２３の内周面には、当該内周面に密接して、例えばアルミニウムなどよりなる筒状の内側電極２６が設けられている。ここに、内側電極２６は、エキシマランプ２０の内側管２３の内周面に設けられたアルミニウムの蒸着膜よりなるものであってもよい。これらの外側電極２５と内側電極２６とよりなる一対の電極は、互いに対向するように配置されており、この外側電極２５および内側電極２６と、内部空間Ｓ１との境界には、各々、発光管２１の管壁（誘電体材料）が介在した状態とされている。そして、発光管２１の内部空間Ｓ１においては、一対の電極が、発光管２１の管壁（誘電体材料）および内部空間Ｓ１を介して対向する領域において、放電領域が形成されている。
この図の例において、外側電極２５および内側電極２６は、各々、リード線（図示省略）を介して高周波電源（図示省略）に接続されている。また、漏電防止のため、外側電極２５を接地電極（低電圧側電極）とし、内側電極２６を高電圧供給電極としている。
【００１７】
エキシマランプ２０としては、波長１９０〜２６０ｎｍ、特に好ましくは波長１９０〜２５０ｎｍの波長範囲に中心波長を有するものが好適に用いられる。このエキシマランプ２０として用いられる、波長１９０〜２６０ｎｍの波長範囲に中心波長を有するエキシマランプから放射される光には、人体の殺菌処理や治療に用いられる有効光（波長域２００〜２３０ｎｍの紫外線）が含まれると共に、人体に有害な有害光（波長域２３０〜３００ｎｍの紫外線）が含まれる。
エキシマランプ２０に用いられる放電用ガスの具体例としては、例えば、フッ化アルゴン（ＡｒＦ）ガス（得られる放射光の中心波長１９３ｎｍ）、臭化クリプトン（ＫｒＢｒ）ガス（得られる放射光の中心波長２０７ｎｍ）、塩化クリプトン（ＫｒＣｌ）ガス（得られる放射光の中心波長２２２ｎｍ）、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）ガス（得られる放射光の中心波長２４８ｎｍ）、ヨウ化キセノン（ＸｅＩ）ガス（得られる放射光の中心波長２５３ｎｍ）、および塩素（Ｃｌ2 ）ガス（得られる放射光の中心波長２５９ｎｍ）などが挙げられる。これらのうちでは、フッ化アルゴンガス、臭化クリプトンガスおよび塩化クリプトンガスが好ましく、更に好ましくは臭化クリプトンガスおよび塩化クリプトンガスであり、特に好ましくは塩化クリプトンガスである。
また、エキシマランプ２０としては、波長２００〜２５０ｎｍの波長範囲にピーク波長を有する紫外線発光蛍光体を、発光管２１の内周面に塗布した構成の紫外線エキシマ蛍光ランプを用いることができる。ここに、紫外線発光蛍光体からの蛍光は、エキシマランプの放射光と同様に、ある程度のスペクトル線幅を有する。そのため、波長２００〜２５０ｎｍの波長範囲にピーク波長を有する紫外線発光蛍光体が塗布されてなる紫外線エキシマ蛍光ランプから放射される光には、人体の殺菌処理や治療に用いられる有効光（波長域２００〜２３０ｎｍの紫外線）が含まれると共に、人体に有害な有害光（波長域２３０〜３００ｎｍの紫外線）が含まれる。
【００１８】
エキシマランプ２０および反射部材２８は、当該エキシマランプ２０および反射部材２８の両端に配設されたベース部材３２Ａ，３２Ｂによって支持固定されている。
具体的には、ベース部材３２Ａ，３２Ｂは、各々、略円環筒状体よりなる。略円環筒状体の筒軸と垂直な断面は、エキシマランプ２０の内側管２３の内径よりも僅かに小径の内径を有し、反射部材２８の外径よりも僅かに大径の外径を有する円環体の一部が欠けた、外形が欠円形状のものとなる。ベース部材３２Ａ，３２Ｂが略円環筒状のものであることにより、後述する給気ファン１２Ｂからランプ収納室１２内に取り込まれた冷却風によってエキシマランプ２０を高い効率で冷却することができる。
ベース部材３２Ａ，３２Ｂの内方面（エキシマランプ２０を臨む面）からは、各々、エキシマランプ２０の内側管２３の内径よりも僅かに小径の外径を有する円環筒状の係合部３３Ａ，３３Ｂが、その環内部がベース部材３２Ａ，３２Ｂの環内部と連通する状態で突出するよう設けられている。また、ベース部材３２Ａ，３２Ｂの外方面からは、各々、円環筒状の係合部３４Ａ，３４Ｂが、その環内部がベース部材３２Ａ，３２Ｂの環内部と連通する状態で突出するよう設けられている。
ベース部材３２Ａ，３２Ｂにおいては、内方に突出した係合部３３Ａ，３３Ｂがエキシマランプ２０の内側管２３の内部に挿入されることにより、当該ベース部材３２Ａ，３２Ｂにエキシマランプ２０が保持されている。
【００１９】
〔ランプ収納室〕
紫外線光源ユニット１１が収納されるランプ収納室１２は、略四角筒状体よりなる周壁部１２Ａと、当該周壁部１２Ａの両端に設けられた、ランプ収納室１２内にエキシマランプ２０を冷却するための冷却風を循環させる給気ファン１２Ｂおよび排気ファン１２Ｃとよりなる。
このランプ収納室１２内には、周壁部１２Ａの筒軸とエキシマランプ２０の管軸とが同軸状に伸びるよう紫外線光源ユニット１１が配置されている。具体的には、ランプ収納室１２の周壁部１２Ａの内部に、当該周壁部１２Ａの軸方向と垂直な断面における内周形状と同じ外周形状の２つの紫外線光源ユニット支持部１４Ａ，１４Ｂが互いに離間して設けられており、この紫外線光源ユニット支持部１４Ａ，１４Ｂに設けられた係合孔１４Ｈ，１４Ｈに、紫外線光源ユニット１１のベース部材３２Ａ，３２Ｂの係合部３４Ａ，３４Ｂがそれぞれ係合されることにより、ランプ収納室１２内に紫外線光源ユニット１１が支持固定されて収納されている。
周壁部１２Ａは、遮光性を有する材料、例えば黒アルマイト加工されたアルミニウムよりなる。また、周壁部１２Ａの内表面におけるエキシマランプ２０の発光部と対向する領域には、反射層が設けられていることが好ましい。
本発明の紫外線殺菌装置１０においては、周壁部１２Ａにおけるエキシマランプ２０の紫外線出射領域（具体的にはエキシマランプ２０の外側管２２の外周面における反射部材２８と反対側の外周面）を臨む領域には、四角形状の開口１２Ｄが形成されている。
【００２０】
給気ファン１２Ｂおよび／または排気ファン１２Ｃによる排気路には、エキシマランプ２０よりも下流側にオゾンフィルタが設けられることが好ましい。
この図の例の紫外線殺菌装置１０においては、オゾンフィルタ１６が、紫外線光源ユニット１１と排気ファン１２Ｃとの間に設けられている。
オゾンフィルタ１６は、オゾンを吸着・分解するものである。
給気ファン１２Ｂおよび／または排気ファン１２Ｃによる排気路にオゾンフィルタ１６が設けられていることにより、ランプ収納室１２内において発生し、装置外部に排出されるオゾンを低減させることができる。
【００２１】
〔バンドパスフィルタ〕
そして、本発明の第１の実施の形態の紫外線殺菌装置１０においては、導光部１３とランプ収納室１２との間に、有害光を低減させるバンドパスフィルタ１８が設けられている。具体的には、ランプ収納室１２の周壁部１２Ａの開口１２Ｄに、当該開口１２Ｄの内周形状と同じ外周形状を有する、例えば外形が四角形のバンドパスフィルタ１８が嵌合して固定されている。一方、当該バンドパスフィルタ１８の外周形状と略同一の断面形状を有する四角筒状体よりなる導光部１３が、ランプ収納室１２の開口１２Ｄに設けられたバンドパスフィルタ１８から突出するよう配置される。詳細には、導光部１３がエキシマランプ２０の管軸と略垂直な方向に伸びる状態に、導光部１３の基端部１３Ａが、バンドパスフィルタ１８の表面（図１において下面）に固定されている。
【００２２】
バンドパスフィルタ１８は、少なくとも０°〜４０°の角度で入射された光（以下、「低角度成分光」ともいう。）について、当該低角度成分光に含まれる有害光を例えば９５％以上遮断するものである。なお、このバンドパスフィルタ１８によっては、入射角が４０°より大きい角度で入射された光（以下、「高角度成分光」ともいう。）に含まれる有害光はほとんど遮断されない。
また、このバンドパスフィルタ１８は、当該バンドパスフィルタ１８を透過した後の光について、下記式（１）で表される光の強度比が１０％以下とされるものであることが好ましい。バンドパスフィルタ１８を透過する前の光の強度比は、例えば１３％程度である。
式（１）：光の強度比［％］＝｛有害光（波長域２３０〜３００ｎｍの紫外線）の強度／有効光（波長域２００〜２３０ｎｍの紫外線）の強度｝×１００
バンドパスフィルタ１８を透過した後の光の強度比は、具体的には、以下のように測定されるものである。すなわち、まず、バンドパスフィルタ１８の裏面（光を出射させる面）に、基端部に均等拡散板（例えばオーシャンオプティクス社製「ＣＣ−３−ＵＶ−Ｓ」）が接続された光ファイバを、当該光ファイバの均等拡散板の基端部がバンドフィルタ１８と５ｍｍ離間する状態で、バンドパスフィルタ１８に対して垂直に伸びるよう設置する。さらに、光ファイバの先端部に、分光器（例えばオーシャンオプティクス社製「ＱＥｐｒｏ」）を接続する。そして、エキシマランプ２０からバンドパスフィルタ１８の表面に光を照射し、分光器においてバンドパスフィルタ１８を透過した光のスペクトルを測定する。バンドパスフィルタ１８を透過した後の光の強度比は、スペクトルにおける波長域２３０〜３００ｎｍの積算光量を有害光の強度とし、波長域２００〜２３０ｎｍの積算光量を有効光の強度として算出される。
【００２３】
〔導光部〕
エキシマランプ２０からの光を導光する導光部１３の先端部１３Ｂは、紫外線透過性を有する照射窓１７によって閉塞されている。
そして、本発明の紫外線殺菌装置１０においては、導光部１３の内表面が有害光を吸収する紫外線吸収部材からなり、この第１の実施の形態の紫外線殺菌装置１０においては、導光部１３（四角筒状体）が、有害光を吸収する紫外線吸収部材から構成されている。
【００２４】
〔紫外線吸収部材〕
紫外線吸収部材は、バンドパスフィルタ１８に係る高角度成分光を吸収または透過させる部材であればよく、特に、２００〜２３０ｎｍの波長域の有効光を反射するものであることが好ましい。
紫外線吸収部材としては、例えば石英ガラスなどのガラスを用いることができる。
ガラスは、フレネル反射の性質を示すので、高角度でガラスに入射された光を反射し、低角度でガラスに入射された光を吸収または透過する。ここで、バンドパスフィルタ１８に係る高角度成分光は紫外線吸収部材に低角度で入射されることになり、当該高角度成分光は紫外線吸収部材によって吸収または透過される。一方、バンドパスフィルタ１８に係る低角度成分光は、紫外線吸収部材によって吸収または透過されずに当該紫外線吸収部材によって照射窓１７に向かって反射される。
【００２５】
また、紫外線吸収部材として用いるガラスとしては、例えば図４に示されるような透過スペクトルを有するソーダライムガラスやホウケイ酸ガラスを用いることもできる。図４において、ソーダライムガラスの透過スペクトルを（ａ）で示す。また、ホウケイ酸ガラスの透過スペクトルを（ｂ）で示す。フレネル反射はガラスの屈折率により定まるので、石英ガラスと屈折率が大きく異ならないソーダライムガラスおよびホウケイ酸ガラスにおいても、同様のフレネル反射の性質が示される。
紫外線吸収部材としてソーダライムガラスやホウケイ酸ガラスを用いた場合は、有害な紫外線がほとんど透過しないので、装置外部に有害な紫外線が漏れることを確実に抑制することができる。また、ソーダライムガラスやホウケイ酸ガラスを用いた導光部１３を有する紫外線殺菌装置１０によれば、外部からエキシマランプ２０の可視光を使用者が観測することができて高い利便性が得られる。
【００２６】
導光部１３の長さは、バンドパスフィルタ１８から出射された光のうち、バンドパスフィルタ１８に係る高角度成分光の全てが、直接、導光部１３の内表面に入射される大きさであればよい。
具体的な導光部１３の長さとしては、ランプ収納室１２の開口１２Ｄの大きさが縦（図１における紙面と垂直な方向の長さ）および横（図１における左右方向の長さ）が例えば５０ｍｍ×５０ｍｍである場合に、導光部１３の長さ（図１における上下方向の長さ）が例えば５０ｍｍとされる。
導光部１３の長さが過小である場合には、バンドパスフィルタ１８から出射された光のうちのバンドパスフィルタ１８に係る高角度成分光の一部が、導光部１３の内表面に入射されずに直接、照射窓１７に入射して、当該照射窓１７から出射されてしまうおそれがある。
一方、導光部１３の長さが過大である場合には、有効光であるバンドパスフィルタ１８に係る低角度成分光について、紫外線吸収部材に入射する量が増えるため、当該紫外線吸収部材における光吸収による光の損失が増え、照射窓１７に到達する光が減少してしまうおそれがある。
【００２７】
照射窓１７は、例えば石英ガラスなどの材料よりなるものとすることができる。
【００２８】
この紫外線殺菌装置１０においては、エキシマランプ２０の一対の電極に対して高周波電源によって高周波高電圧を印加することにより、内部空間Ｓ１においてエキシマ放電が発生し、放電用ガスの種類に応じたエキシマ光が放射光として外側管２２の外周面から放射される。エキシマランプ２０からの放射光は、人体の殺菌処理や治療に用いられる有効光（波長域２００〜２３０ｎｍの紫外線）が含まれると共に、人体に有害な有害光（波長域２３０〜３００ｎｍの紫外線）が含まれるものである。そして、エキシマランプ２０の放射光は、その一部が直接的に、また他の一部が反射部材２８によって反射された後、外側管２２の外周面における紫外線出射領域から出射される。エキシマランプ２０の外側管２２の紫外線出射領域から出射された光は、その一部が直接的に、また他の一部がランプ収納室１２の周壁部１２Ａの内表面に反射された後、バンドパスフィルタ１８に入射される。
【００２９】
図５（ａ）に示されるように、バンドパスフィルタ１８に入射されたエキシマランプ２０の放射光のうち、バンドパスフィルタ１８に０°〜４０°の低角度α１で入射された低角度成分光Ｌ１ａに含まれる有害光および有効光のうち、有害光は当該バンドパスフィルタ１８において選択的に吸収されて遮断され、有効光は、遮断されずにバンドパスフィルタ１８を透過する光Ｌ１ｂに含まれる。バンドパスフィルタ１８を透過した、有効光を含む光Ｌ１ｂは、直接、照射窓１７から出射される、あるいは、導光部１３に対して高角度β１で入射されて当該導光部１３を構成する紫外線吸収部材の内表面に反射されて照射窓１７から出射される。一方、図５（ｂ）に示されるように、バンドパスフィルタ１８に入射されたエキシマランプ２０の放射光のうち、バンドパスフィルタ１８に４０°を超える高角度α２で入射された高角度成分光Ｌ２ａに含まれる有害光および有効光のうち、有害光はバンドパスフィルタ１８を透過する光Ｌ２ｂに含まれる。透過された有害光を含む光Ｌ２ｂは、導光部１３に対して低角度β２で入射されることとなり、これにより、導光部１３を構成する紫外線吸収部材に吸収されて遮断される、あるいは、紫外線吸収部材を透過して導光部１３の外部の側方に向かって出射される。なお、高角度成分光Ｌ２ａに含まれる有効光は、バンドパスフィルタ１８によって吸収されて遮断される、あるいは、遮断されずにバンドパスフィルタ１８を透過しても、光Ｌ２ｂに含まれる有害光と共に紫外線吸収部材に吸収されて遮断されるか紫外線吸収部材を透過して導光部１３の外部の側方に向かって出射される。
従って、低角度成分光Ｌ１ａに含まれる有害光がバンドパスフィルタ１８によって遮断され、有効光が確実に照射窓１７から出射されると共に、バンドパスフィルタ１８によって遮断しきれない有害光を含む高角度成分光Ｌ２ａが導光部１３を構成する紫外線吸収部材に吸収または透過されて、有害光を含む高角度成分光Ｌ２ａが照射窓１７から出射することを抑制することができる。
以上のように、紫外線殺菌装置１０の照射窓１７から、有害光の発光強度が低下され、有効光の発光強度が高い紫外線が出射される。
【００３０】
このような本発明の紫外線殺菌装置は、例えば波長域２００〜２３０ｎｍの紫外線が利用される皮膚の紫外線殺菌装置などとして好適に使用することができる。
【００３１】
以上のような第１の実施の形態の紫外線殺菌装置１０においては、導光部１３とランプ収納室１２との間に、有害光を低減させるバンドパスフィルタ１８が設けられると共に、導光部１３の内表面が有害光を吸収する紫外線吸収部材よりなる。そのため、エキシマランプ２０からの光に含まれる有害光のうちの一部がバンドパスフィルタ１８によって選択的に遮断され、残りの有害光が紫外線吸収部材に吸収または透過される。しかも、エキシマランプ２０からの光に含まれる有効光のうち、紫外線吸収部材に入射された光は、当該紫外線吸収部材によって反射されて照射窓から出射される。その結果、紫外線殺菌装置１０からの出射光において、有効光を含む紫外線の発光強度を大きく低下させることなく、有害光の発光強度を低下させることができる。
【００３２】
〔第２の実施の形態の紫外線殺菌装置〕
図６は、本発明の第２の実施の形態の紫外線殺菌装置の構成の一例を示す説明用断面図である。
本発明の第２の実施の形態の紫外線殺菌装置１０Ｘは、第１の実施の形態の紫外線殺菌装置１０において、バンドパスフィルタ１８が設けられておらず、照射窓１７の代わりにバンドパスフィルタ１８Ｘが設けられていて、これが照射窓としても機能することの他は、同様の構成を有するものである。図６において、図１の第１の実施の形態の紫外線殺菌装置１０と同じ構成部材には同じ符号を付してある。
具体的には、第２の実施の形態の紫外線殺菌装置１０Ｘにおいては、導光部１３Ｘの光出射側の先端部１３Ｂに有害光を低減させるバンドパスフィルタ１８Ｘが設けられている。
【００３３】
導光部１３Ｘの長さは、エキシマランプ２０からの放射光のうち、バンドパスフィルタ１８Ｘに直接、入射する光の入射角が０〜４０°となる大きさであればよい。
導光部１３Ｘの長さが過小である場合には、エキシマランプ２０から直接、バンドパスフィルタ１８Ｘへ向かう放射光に、バンドパスフィルタ１８Ｘへの入射角が４０°を超える高角度成分光が含まれることとなり、当該高角度成分光に含まれる有害光がバンドパスフィルタ１８Ｘで吸収されて除去されずに、当該バンドパスフィルタ１８Ｘ（照射窓）から出射されてしまうおそれがある。
一方、導光部１３Ｘの長さが過大である場合には、バンドパスフィルタ１８Ｘへの入射角が４０°以下の低角度成分光もが導光部１３Ｘの内表面に入射して、当該導光部１３Ｘを構成する紫外線吸収部材に吸収または透過され、エキシマランプ２０からの放射光における有効光の利用効率が低くなってしまうおそれがある。
【００３４】
この紫外線殺菌装置１０Ｘにおいては、図７（ａ）に示されるように、ランプ収納室１２の開口１２Ｄに入射されたエキシマランプ２０の放射光のうち、入射角が４０°以下の低角度α３で入射された光は、バンドパスフィルタ１８Ｘに対しても４０°以下の入射角α３で入射され、このバンドパスフィルタ１８Ｘに入射された低角度成分光Ｌ３ａに含まれる有害光および有効光のうち、有害光は当該バンドパスフィルタ１８Ｘにおいて選択的に吸収されて遮断され、有効光を含むＬ３ｂは、遮断されずにバンドパスフィルタ１８Ｘを透過して当該バンドパスフィルタ１８Ｘ（照射窓）から出射される。一方、図７（ｂ）に示されるように、ランプ収納室１２の開口１２Ｄに入射されたエキシマランプ２０の放射光のうち、入射角が４０°を超える高角度α４で入射された高角度成分光Ｌ４は、直接、導光部１３Ｘを構成する紫外線吸収部材に入射される。この紫外線吸収部材に入射された高角度成分光Ｌ４は、導光部１３Ｘの内表面に対して低角度β４で入射されることとなる。これにより、有効光および有害光が共に含まれる高角度成分光Ｌ４は導光部１３Ｘを構成する紫外線吸収部材に吸収されて遮断される、あるいは、紫外線吸収部材を透過して導光部１３Ｘの外部の側方に向かって出射され、バンドパスフィルタ１８Ｘ（照射窓）からは出射されない。
従って、低角度成分光Ｌ３ａに含まれる有害光がバンドパスフィルタ１８Ｘによって遮断され、低角度成分光Ｌ３ａに含まれる有効光が確実にバンドパスフィルタ１８Ｘ（照射窓）から出射されると共に、ランプ収納室１２の開口１２Ｄに高角度で入射される高角度成分光Ｌ４は、導光部１３Ｘを構成する紫外線吸収部材に吸収または透過されて、有害光を含む高角度成分光Ｌ４がバンドパスフィルタ１８Ｘに高角度で入射されることが抑制される。したがって、バンドパスフィルタ１８Ｘ（照射窓）から有害光が出射することを抑制することができる。
以上のように、紫外線殺菌装置１０Ｘのバンドパスフィルタ１８Ｘ（照射窓）から、有害光の発光強度が低下され、波長２００ｎｍ付近の有効光の発光強度が高い紫外線が出射される。
【００３５】
以上のような第２の実施の形態の紫外線殺菌装置１０Ｘにおいては、導光部１３Ｘの光出射側の先端部に、有害光を低減させるバンドパスフィルタ１８Ｘが設けられると共に、導光部１３の内表面が有害光を吸収する紫外線吸収部材よりなる。そのため、エキシマランプ２０からの光に含まれる有害光のうちの一部が紫外線吸収部材に吸収または透過され、残りの有害光がバンドパスフィルタ１８Ｘによって選択的に遮断される。その結果、紫外線殺菌装置１０Ｘからの出射光において、有効光を含む紫外線の発光強度を大きく低下させることなく、有害光の発光強度を低下させることができる。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることができる。
例えば、導光部の内表面が有害光を吸収する紫外線吸収部材から構成されればよく、導光部が、図８に示されるように、四角筒状の外殻１３Ｄの内面上に、紫外線吸収部材層１３Ｃが形成された導光部１３Ｚよりなるものであってもよい。紫外線吸収部材層１３Ｃは、上述のガラスよりなるものであってもよく、黒アルマイトや黒色の塗料による黒色層よりなるものであってもよい。図８において、図１の紫外線殺菌装置と同じ構成部材には同じ符号を付してある。
また例えば、導光部の形状は、四角筒状のものに限定されず、図９に示されるように、円筒状の導光部１３Ｙであってもよい。図９において、図１の紫外線殺菌装置と同じ構成部材には同じ符号を付してある。
また例えば、紫外線光源は、エキシマランプが外套管の内部に配設された構成のものであってもよい。
また例えば、紫外線光源としては、上述の構成の二重管タイプの発光管を備えたエキシマランプに限定されず、扁平管のような一重管タイプの発光管を備えたエキシマランプを用いることもできる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００３８】
〔実施例１〕
図１に示される構成の紫外線殺菌装置（以下、「紫外線殺菌装置〔１〕」ともいう。）を作製した。
作製した紫外線殺菌装置〔１〕は、下記の仕様を有するものである。
【００３９】
（エキシマランプ）
外側管：材質；合成石英ガラス，外径；４０ｍｍ，内径；３６ｍｍ
内側管：材質；合成石英ガラス，外径；２６ｍｍ，内径；２４ｍｍ
放電用ガス：種類（封入ガス種類）；クリプトン（封入圧；２０ｋＰａ（１５０Ｔｏｒｒ）と塩素１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）との混合ガス（全封入圧；２０．１ｋＰａ（１５１Ｔｏｒｒ））
放射される紫外線：発光波長２２２ｎｍを中心とする光
ランプ全長：１００ｍｍ
放電空間の距離：５ｍｍ
（ランプ収納室）
周壁部：材質；アルミニウム，幅（図１において紙面と垂直な方向の長さ）；５０ｍｍ，高さ（図１において上下方向の長さ）；５０ｍｍ，全長；１３０ｍｍ，開口の寸法；５０ｍｍ×５０ｍｍ
（バンドパスフィルタ）
角度特性；図１１のスペクトルに示すフィルタ透過率の角度依存性を有するもの
（導光部）
材質；石英ガラス，縦（図１において紙面と垂直な方向の長さ）；５０ｍｍ，横（図１において左右方向の長さ）；５０ｍｍ，長さ（図１における上下方向の長さ）；５０ｍｍ
（照射窓）
材質；石英ガラス，縦（図１において紙面と垂直な方向の長さ）；５０ｍｍ，横（図１において左右方向の長さ）；５０ｍｍ，厚み；２ｍｍ
【００４０】
作製した紫外線殺菌装置〔１〕について、給気ファンおよび排気ファンを回転させ、エキシマランプを点灯させた作動時における、紫外線放射装置〔１〕のスペクトルを測定し、波長２００〜２３０ｎｍの紫外線の照度および有害光の強度比を算出した。結果を下記の表１に示す。スペクトルは、「ＱＥＰｒｏ」（オーシャンオプティクス社製）を用いて測定した。
ここで、有害光の強度比とは、スペクトルにおける２３０〜３００ｎｍの波長域の光強度の積分値と、２００〜２３０ｎｍの波長域の光強度の積分値の比である。有害光の強度比が大きい程、２３０〜３００ｎｍの波長域の光強度、すなわち有害光が多いことになる。
【００４１】
〔実施例２〕
実施例１に係る紫外線殺菌装置〔１〕において、導光部として、四角筒状の外殻の内面に黒色の塗料による層が形成されたものを用いたこと以外は同様の紫外線殺菌装置〔２〕を作製した。
この紫外線殺菌装置〔２〕について、実施例１と同様の手法により、エキシマランプの作動時におけるスペクトルを測定し、波長２００〜２３０ｎｍの紫外線の照度および有害光の強度比を算出した。結果を下記の表１に示す。
【００４２】
〔比較例１〕
実施例１に係る紫外線殺菌装置〔１〕において、導光部として、四角筒状の外殻の内面にアルミニウムによる反射層が形成されたものを用いたこと以外は同様の紫外線殺菌装置〔３〕を作製した。
この紫外線殺菌装置〔３〕について、実施例１と同様の手法により、エキシマランプの作動時におけるスペクトルを測定し、波長２００〜２３０ｎｍの紫外線の照度および有害光の強度比を算出した。結果を下記の表１に示す。
【００４３】
【表１】
2018114197.tif 000003
【００４４】
表１において、紫外線殺菌装置〔１〕〜〔３〕の紫外線の照度および有害光の強度比は、紫外線殺菌装置〔１〕の紫外線の照度および有害光の強度比を基準として１とした、紫外線殺菌装置〔１〕〜〔３〕の作動時における紫外線の照度および有害光の強度比が示されている。
【００４５】
表１の結果から、本発明の実施例１に係る紫外線殺菌装置〔１〕によれば、有効光について十分に大きな発光強度が得られながら、有害光を除去することができることが確認された。
また、本発明の実施例２に係る紫外線殺菌装置〔２〕においては、有効光の発光強度が実施例１に比較して抑制されるものの、確実に有害光を除去することができることが確認された。これは、石英ガラスよりなる導光部である場合には反射される有効光が、黒色の塗料による層に吸収されたためと考えられる。
また、比較例１に係る紫外線殺菌装置〔３〕においては、有効光について大きな発光強度が得られるが、有害光を除去することが難しいことが判明した。これは、導光部のアルミニウムによる反射層によってバンドパスフィルタに係る高角度成分光に含まれる有害光が当該バンドパスフィルタを透過して導光部の内表面においてそのまま反射され、照射窓から有効光と共に出射されてしまったためと考えられる。
【符号の説明】
【００４６】
１０，１０Ｘ  紫外線殺菌装置
１１  紫外線光源ユニット
１２  ランプ収納室
１２Ａ  周壁部
１２Ｂ  給気ファン
１２Ｃ  排気ファン
１２Ｄ  開口
１３，１３Ｘ，１３Ｙ，１３Ｚ  導光部
１３Ａ  基端部
１３Ｂ  先端部
１３Ｃ  紫外線吸収部材層
１３Ｄ  外殻
１４Ａ，１４Ｂ  紫外線光源ユニット支持部
１４Ｈ  係合孔
１６  オゾンフィルタ
１７  照射窓
１８，１８Ｘ  バンドパスフィルタ
２０  エキシマランプ
２１  発光管
２２  外側管
２３  内側管
２４Ａ，２４Ｂ  封止壁部材
２５  外側電極
２６  内側電極
２８  反射部材
３２Ａ，３２Ｂ  ベース部材
３３Ａ，３３Ｂ  係合部
３４Ａ，３４Ｂ  係合部
５０  エキシマランプ
５１  発光管
５２  外側管
５３  内側管
５４Ａ，５４Ｂ  封止壁部材
５５  外側電極
５６  内側電極
５９  高周波電源
Ｓ１  内部空間
【図１】
2018114197.tif 000004
【図２】
2018114197.tif 000005
【図３】
2018114197.tif 000006
【図４】
2018114197.tif 000007
【図５】
2018114197.tif 000008
【図６】
2018114197.tif 000009
【図７】
2018114197.tif 000010
【図８】
2018114197.tif 000011
【図９】
2018114197.tif 000012
【図１０】
2018114197.tif 000013
【図１１】
2018114197.tif 000014