(57)【要約】【課題】紫外光を発する光源を効果的に冷却し、かつ低コストで製造することのできる構造を有する紫外光照射殺菌装置を提供する。【解決手段】本発明の一態様として、紫外光を発する発光素子１０と、発光素子１０から発せられる光を透過する光取り出し領域を有し、発光素子１０を収容した密閉可能な容器１１と、電気絶縁性を有し、発光素子１０に対して不活性であり、発光素子１０から発せられる光を透過し、空気よりも熱伝導率が高い、容器１１に収容され、発光素子１０が浸漬された冷却液１２と、を備えた、紫外光照射殺菌装置１を提供する。【選択図】図１
2019103747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外光を発する光源と、
前記光源から発せられる光を透過する光取り出し領域を有し、前記光源を収容した密閉可能な容器と、
電気絶縁性を有し、前記光源に対して不活性であり、前記光源から発せられる光を透過し、空気よりも熱伝導率が高い、前記容器に収容され、前記光源が浸漬された冷却液と、
を備えた、紫外光照射殺菌装置。
【請求項２】
前記紫外光が、ＵＶ−Ｃである、
請求項１に記載の紫外光照射殺菌装置。
【請求項３】
前記冷却液よりも熱伝導率が高く、電気絶縁性を有し、前記光源に対して不活性な分散剤を前記冷却液に含む、
請求項１又は２に記載の紫外光照射殺菌装置。
【請求項４】
前記光源が、ＬＥＤチップ又はＬＤチップである、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の紫外光照射殺菌装置。
【請求項５】
前記光源が、ＬＥＤチップであり、
前記容器が、前記光源から発せられる光を平行光に近づけるためのレンズ部を内部に有する管状容器であり、
前記レンズ部が、前記容器の外面の一部である曲面と、前記容器の内面の一部であり、前記光源に対向する面とを有する凸レンズである、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の紫外光照射殺菌装置。
【請求項６】
前記光源がワイヤーフレームに実装された状態で前記冷却液に浸漬された、
請求項４又は５に記載の紫外光照射殺菌装置。
【請求項７】
前記容器の前記光源及び前記冷却液を収容する領域の径方向の断面が環状であり、
前記光取り出し領域が前記容器の外側の壁に含まれ、
前記光源が、前記容器の中心側の壁の表面に貼り付けられたシート状の基板に実装された、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の紫外光照射殺菌装置。
【請求項８】
前記容器の前記光源及び前記冷却液を収容する領域の径方向の断面が環状であり、
前記光取り出し領域が前記容器の中心側の壁に含まれ、
前記容器の中心側の壁の内側が液体を流すことのできる空洞である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の紫外光照射殺菌装置。
【請求項９】
前記光源が、プラズマ発光管であり、前記容器の中心側の壁の表面の窪みに嵌め込まれた、
請求項８に記載の紫外光照射殺菌装置。
【請求項１０】
前記容器が、上面及び下面の幅が厚さよりも大きい箱状の容器であり、
前記光源が、シート状の基板に実装された状態で前記容器に収容され、
前記光取り出し領域が前記容器の前記光源に対向する壁に含まれる、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の紫外光照射殺菌装置。
【請求項１１】
前記光源が、プラズマ発光管である、
請求項１〜３、７、８、１０のいずれか１項に記載の紫外光照射殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外光照射殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、紫外光を照射することにより水等の流体を殺菌する紫外光照射殺菌装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。紫外光を発する光源は発熱量が大きいため、このような紫外光照射殺菌装置においては、通常、光源を冷却するための機構が設けられる。
【０００３】
特許文献１に記載された紫外光照射殺菌装置によれば、冷却水や冷却用エア等の冷却媒体が流れる管の外側の表面に光源である深紫外線ＬＥＤを実装することにより、深紫外線ＬＥＤの放熱を図っている。
【０００４】
また、特許文献２に記載された紫外光照射殺菌装置によれば、殺菌対象である流体の流路内に仕切りを設けて、流体に紫外光を照射するための、光源である紫外線ＬＥＤが設置された流路と、そこを流れる流体により紫外線ＬＥＤ及びその電源回路を冷却するための流路とを区画している。
【０００５】
また、従来、絶縁性不活性液体で満たされた空間に半導体発光チップが設置された発光素子が知られている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３に記載された発光素子によれば、半導体発光チップが動作中に発する熱が絶縁性不活性液体に効率的に放散される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許５４９６３０６号公報
【特許文献２】特許６１５３３４３号公報
【特許文献３】特許３３５１１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の紫外光照射殺菌装置によれば、冷却媒体を循環させるための大型の冷却装置が別途必要になるという問題がある。また、光源である深紫外線ＬＥＤは窒素等の不活性ガスや乾燥空気等の熱伝導率の低い雰囲気中に設置されており、効率的に放熱を行うことが難しい。
【０００８】
また、特許文献２に記載の紫外光照射殺菌装置によれば、光源である紫外線ＬＥＤが殺菌対象である流体の流路内に設置されている。このため、短絡や腐食を防ぐための防水設計が紫外線ＬＥＤや電源回路に必要となり、製造コストが増加するという問題がある。
【０００９】
また、特許文献３に記載の発光装置によれば、光源である半導体発光チップが装置に直接実装、封入されているため、製造が容易ではない。特に、広い面積に光を照射するために複数の半導体発光チップを実装、封入することはより困難であるため、殺菌用装置への適用は難しい。
【００１０】
本発明の目的は、紫外光を発する光源を効果的に冷却し、かつ低コストで製造することのできる構造を有する紫外光照射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】
【００１１】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［１１］の紫外光照射殺菌装置を提供する。
【００１２】
［１］紫外光を発する光源と、前記光源から発せられる光を透過する光取り出し領域を有し、前記光源を収容した密閉可能な容器と、電気絶縁性を有し、前記光源に対して不活性であり、前記光源から発せられる光を透過し、空気よりも熱伝導率が高い、前記容器に収容され、前記光源が浸漬された冷却液と、を備えた、紫外光照射殺菌装置。
【００１３】
［２］前記紫外光が、ＵＶ−Ｃである、上記［１］に記載の紫外光照射殺菌装置。
【００１４】
［３］前記冷却液よりも熱伝導率が高く、電気絶縁性を有し、前記光源に対して不活性な分散剤を前記冷却液に含む、上記［１］又は［２］に記載の紫外光照射殺菌装置。
【００１５】
［４］前記光源が、ＬＥＤチップ又はＬＤチップである、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の紫外光照射殺菌装置。
【００１６】
［５］前記光源が、ＬＥＤチップであり、前記容器が、前記光源から発せられる光を平行光に近づけるためのレンズ部を内部に有する管状容器であり、前記レンズ部が、前記容器の外面の一部である曲面と、前記容器の内面の一部であり、前記光源に対向する面とを有する凸レンズである、上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の紫外光照射殺菌装置。
【００１７】
［６］前記光源がワイヤーフレームに実装された状態で前記冷却液に浸漬された、上記［４］又は［５］に記載の紫外光照射殺菌装置。
【００１８】
［７］前記容器の前記光源及び前記冷却液を収容する領域の径方向の断面が環状であり、前記光取り出し領域が前記容器の外側の壁に含まれ、前記光源が、前記容器の中心側の壁の表面に貼り付けられたシート状の基板に実装された、上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の紫外光照射殺菌装置。
【００１９】
［８］前記容器の前記光源及び前記冷却液を収容する領域の径方向の断面が環状であり、前記光取り出し領域が前記容器の中心側の壁に含まれ、前記容器の中心側の壁の内側が液体を流すことのできる空洞である、上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の紫外光照射殺菌装置。
【００２０】
［９］前記光源が、プラズマ発光管であり、前記容器の中心側の壁の表面の窪みに嵌め込まれた、上記［８］に記載の紫外光照射殺菌装置。
【００２１】
［１０］前記容器が、上面及び下面の幅が厚さよりも大きい箱状の容器であり、前記光源が、シート状の基板に実装された状態で前記容器に収容され、前記光取り出し領域が前記容器の前記光源に対向する壁に含まれる、上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の紫外光照射殺菌装置。
【００２２】
［１１］前記光源が、プラズマ発光管である、上記［１］〜［３］、［７］、［８］、［１０］のいずれか１項に記載の紫外光照射殺菌装置。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、紫外光を発する光源を効果的に冷却し、かつ低コストで製造することのできる構造を有する紫外光照射殺菌装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る紫外光照射殺菌装置の斜視図である。
【図２】図２は、発光素子がワイヤーフレームに実装された状態を示す斜視図である。
【図３】図３は、配線基板を容器に固定するための固定ガイドが設けられた紫外光照射殺菌装置の斜視図である。
【図４】図４は、シール部材を用いた蓋により容器の開口部が密閉された紫外光照射殺菌装置の側面図である。
【図５】図５（ａ）は、容器がレンズ機能を有する紫外光照射殺菌装置の径方向の断面図である。図５（ｂ）は、その紫外光照射殺菌装置の使用方法の一例を示す模式図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第２の実施の形態に係る紫外光照射殺菌装置の径方向の断面図と一部の斜視図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第３の実施の形態に係る紫外光照射殺菌装置の径方向の断面図と一部の斜視図である。
【図８】図８は、第３の実施の形態に係る紫外光照射殺菌装置の変形例の断面の一部を拡大した図である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第４の実施の形態に係る紫外光照射殺菌装置の厚さ方向の断面図と斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔第１の実施の形態〕
（紫外光照射殺菌装置の構成）
図１は、第１の実施の形態に係る紫外光照射殺菌装置１の斜視図である。紫外光照射殺菌装置１は、紫外光を発する光源である発光素子１０と、発光素子１０から発せられる光を透過する、発光素子１０を収容した密閉可能な容器１１と、電気絶縁性を有し、発光素子１０に対して不活性であり、発光素子１０から発せられる光を透過し、空気よりも熱伝導率が高い、容器１１に収容され、発光素子１０が浸漬された冷却液１２と、を備える。
【００２６】
発光素子１０は、例えば、ＬＥＤチップ（Light Emitting Diode）又はＬＤチップ（Laser Diode）である。発光素子１０は、配線基板１３に実装された状態で容器１１に収容される。
【００２７】
紫外光照射殺菌装置１の具体的な使用法に応じて、発光素子１０を配線基板１３の片面に実装（片面実装）してもよく、両面に実装（両面実装）してもよい。容器１１の全体が光取り出し領域である場合、片面実装の場合は、主に紫外光照射殺菌装置１の片側から光が放射され、両面実装の場合は、紫外光照射殺菌装置１のほぼ全周から光が放射される。
【００２８】
例えば、紫外光照射殺菌装置１を殺菌対象である液体（被殺菌液体）に浸漬して使用する際に、その液体が収容された貯水槽や流水管等の容器の壁近傍に設置する場合、片面実装された発光素子１０の光取出し方向が壁の反対側を向くように発光装置を設置することにより、効率的に液体の殺菌等を行うことができる。
【００２９】
発光素子１０の発する紫外光は、例えば、ＵＶ−Ａと呼ばれる波長域（４００〜３１５ｎｍ）の紫外光、ＵＶ−Ｂと呼ばれる波長域（３１５〜２８０ｎｍ）の紫外光、ＵＶ−Ｃと呼ばれる波長域（２８０ｎｍ未満）の紫外光であり、このうち最も殺菌効果の高いＵＶ−Ｃであることが好ましい。
【００３０】
容器１１は、例えば、発光素子１０から発せられる光を透過する性質を有する、ガラスやフッ素樹脂等の樹脂材料からなる。紫外光照射殺菌装置１の容器１１は、管状の容器である。容器１１の全体が発光素子１０から発せられる光を透過する性質を有する材料からなる場合は、その全体が光取り出し領域となり得る。容器１１の径方向の断面の形状は特に限定されないが、光源から発せられた光を効率的に取出すために、真円又は楕円であることが好ましい。
【００３１】
紫外光の照射範囲を拡げるために、図１に示されるように、複数の発光素子１０を容器１１の長さ方向に沿って線状に並べ、この線状に並べられた複数の発光素子１０から構成される線光源を紫外光照射殺菌装置１の光源とすることが好ましい。
【００３２】
また、容器１１は、一端に開口部を有し、その開口部が開閉可能な蓋で密閉された構造を有することが好ましい。開閉可能な蓋を用いることにより、例えば、容器１１内の冷却液１２が揮発により減少した際に、開口部から冷却液を補充することができる。
【００３３】
また、容器１１に用いられる蓋は、気体を通し、かつ冷却液をほぼ通さない多孔質フィルム等の部材を一部に備えたものであることが好ましい。この場合、例えば、発光素子１０の発熱により容器１１内の冷却液１２や空気等の気体が膨張した際に、圧力の高まった気体を容器１１の外部へ逃がすことができる。
【００３４】
図１に示される例では、容器１１の開口部に着脱可能なシールキャップ１４が蓋として用いられており、シールキャップ１４には、配線基板１３を介して発光素子１０に電源を供給するための電源線１５が貫通している。
【００３５】
冷却液１２は、上述のように、電気絶縁性を有し、発光素子１０に対して不活性であり、発光素子１０から発せられる光を透過し、空気の熱伝導率（０．０２４１Ｗ／（ｍ・Ｋ））よりも高い熱伝導率を有するという性質を有する。このような性質を有する冷却液１２として、例えば、フッ素系不活性液体やシリコーンオイルを用いることができる。
【００３６】
シリコーンオイル、パーフルオロポリエーテルフッ素系不活性液体（例えば、ソルベイ社製のガルデン（登録商標））は、ＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ紫外光を透過する。また、パーフルオロカーボン（PFC）構造を有するフッ素系不活性液体（例えば、３Ｍ社製のフロリナート（登録商標））は、ＵＶ−Ｃ紫外光も透過する。このため、光源としてＵＶ−Ｃ紫外光を発する発光素子１０を用いる場合には、パーフルオロカーボン構造を有するフッ素系不活性液体を冷却液１２の材料として用いることができる。
【００３７】
冷却液１２は、発光素子１０に直接接しており、発光素子１０の熱を効率的に冷却液１２に逃がすことができる。一方で、冷却液１２は電気絶縁性を有するため、発光素子１０に短絡を生じさせるおそれがない。また、冷却液１２は、発光素子１０や配線基板１３等の容器１１に収容される部材に対して不活性であるため、発光素子１０等に腐食等の損傷を与えるおそれがない。このため、発光素子１０にはガラス封止等による防水設計は不要である。ただし、発光素子１０をガラス封止してもよい。
【００３８】
冷却液１２を用いることにより、ヒートシンク等の大型の放熱用部材を用いずに効果的に発光素子１０の冷却ができるため、紫外光照射殺菌装置１を小型化することができる。また、冷却液１２は、ガスバリアとしての機能も有するので、発光素子１０や配線基板１３の外気による腐食等の損傷を防ぐことができる。
【００３９】
紫外光照射殺菌装置１の動作時には、発光素子１０の周囲の冷却液１２の温度が上昇して鉛直上方向へ向かって移動することにより、容器１１中で冷却液１２の対流が起こる。冷却液１２が容器１１中で自動的に循環することにより、放熱効果がより大きくなる。
【００４０】
発光素子１０としてのＵＶ−Ａを発するＬＥＤチップを配線基板１３に５個実装し、冷却液１２としてのフロリナートに浸漬した紫外光照射殺菌装置１を用意して、ＬＥＤチップを発光させると、ＬＥＤチップの表面の温度は５６℃まで上昇して飽和することが本発明者らによって確認されている。なお、フロリナートの温度は、２２℃から４０℃まで上昇して飽和する。一方で、フロリナートを用いずに（ＬＥＤチップが空気に覆われている状態で）ＬＥＤチップを発光させると、ＬＥＤチップの表面の温度は１２４℃まで上昇する。これは、紫外光照射殺菌装置１の冷却液１２による発光素子１０の冷却効果を示す例の一つである。
【００４１】
発光素子１０の冷却効果をより高めるため、冷却液１２は、冷却液１２よりも熱伝導率が高く、電気絶縁性を有し、発光素子１０に対して不活性な分散剤を含んでもよい。このような分散剤としては、ガラスビーズ、ナノシリカ等を用いることができる。分散剤は、発光素子１０から発せられる光を透過することが好ましい。また、発光素子の発する光の波長よりも短い直径を有する分散剤は、発光素子１０の発する光を反射しないため、好ましい。
【００４２】
なお、分散剤を用いることにより、溶液１１中の冷却液１２の量が減るため、容器１１にシールキャップ１４等の蓋をしたときの圧力変化による、冷却液１２の変位量を減らすことができる。
【００４３】
また、冷却液１２は、蛍光体や量子ドットを含んでもよい。発光素子１０から発せられる光は紫外光であるため、紫外光照射殺菌装置１が動作状態であること（発光素子１０が発光状態であること）を直接視認することはできないが、蛍光体や量子ドットの発光によりこれを視認することが可能になる。
【００４４】
（紫外光照射殺菌装置の作用）
紫外光照射殺菌装置１は、液体や雰囲気の殺菌及び菌の繁殖の抑制を行うために用いられ、例えば、殺菌対象である液体（被殺菌液体）に浸漬したり、殺菌対象である雰囲気（被殺菌雰囲気）に暴露したりして用いられる。
【００４５】
被殺菌液体である貯留水や流水に浸漬して用いる場合は、被殺菌液体が冷却液１２を冷やすため、より効果的に発光素子１０を冷却することができる。なお、従来の浸漬型の殺菌装置には、水銀が含まれる冷陰極管が用いられているが、紫外光照射殺菌装置１は水銀を含まないため、環境に優しい。
【００４６】
（変形例）
図２は、発光素子１０がワイヤーフレーム１６に実装された状態を示す斜視図である。発光素子１０は、このようにワイヤーフレーム１６に実装された状態で容器１１に収容され、冷却液１２に浸漬されてもよい。
【００４７】
ワイヤーフレーム１６は配線基板１３よりも安価であるため、ワイヤーフレーム１６を用いることにより、紫外光照射殺菌装置１の製造コストを低減することができる。また、ワイヤーフレーム１６は全体が導電部材であるため、発光素子１０の両面実装が容易という特徴がある。
【００４８】
また、ワイヤーフレーム１６は金属からなるので熱伝導率が高く、ワイヤーフレーム１６を介して発光素子１０の熱を冷却液１２に効率的に放熱することができる。また、ワイヤーフレーム１６に実装された発光素子１０は、配線基板１３上に実装された発光素子１０よりも冷却液１２との接触面積が大きいため、効率的に放熱することができる。
【００４９】
なお、発光素子１０が実装される基体は、上述の配線基板１３やワイヤーフレーム１６に限定されない。また、配線基板１３、ワイヤーフレーム１６等の基体に実装された発光素子１０が組み込まれたモジュールが容器１１に収容され、冷却液１２に浸漬されてもよい。
【００５０】
図３は、配線基板１３を容器１１に固定するための固定ガイド１７が設けられた紫外光照射殺菌装置１の斜視図である。固定ガイド１７は、管状の容器１１の内面に設けられてもよいし、配線基板１３の基体が固定ガイド１７としての突起を含む形状を有してもよい。固定ガイド１７の形状は特に限定されないが、発光素子１０には触れずに、配線基板１３の基体を保持することが好ましい。固定ガイド１７の材料としては、樹脂、ゴム、金属等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００５１】
図４は、シール部材１８ｃを用いた蓋により容器１１の開口部が密閉された紫外光照射殺菌装置１の側面図である。なお、図４においては、シール部材１８ｃのみ、紙面に平行な断面を示している。この図４に示される紫外光照射殺菌装置１では、容器１１の開口部の外側に固定される環状の基体１８ａと、容器１１の開口部を塞ぐ蓋１８ｂと、容器１１の開口部を囲む環状のシール部材１８ｃと、基体１８ａと蓋１８ｂとを固定するネジ１８ｄとにより、容器１１の開口部が密閉される。
【００５２】
シール部材１８ｃは、例えば、Ｏリングやパッキンであり、シール部材１８ｃを基体１８ａと蓋１８ｂで挟み込んで適度に圧縮することにより、シール機能を発揮する。蓋１８ｂには、配線基板１３を介して発光素子１０に電源を供給するための電源線１９が貫通している。また、蓋１８ｂは、気体を通し、かつ冷却液をほぼ通さない多孔質フィルム等の部材を一部に備えたものであることが好ましい。
【００５３】
図５（ａ）は、容器１１がレンズ機能を有する紫外光照射殺菌装置１の径方向の断面図である。発光素子１０がＬＥＤチップ等の指向性の低い光を発する素子である場合、紫外光照射殺菌装置１からその径方向に放射状に光が発せられる。図５に示される容器１１のレンズ機能は、発光素子１０から放射状に発せられた光を平行光に近付ける（理想的には平行光にする）ものである。
【００５４】
容器１１に含まれるレンズ部１１ａは、管状の容器１１の外面の一部である曲面１１ｂと、容器１１の内面の一部であり、発光素子１０に対向する面１１ｃとを有する凸レンズである。図５（ａ）中の矢印Ｌは、レンズ部１１ａにより平行光に近付けられた光の経路を示す。なお、レンズ部１１ａは容器１１の本体（レンズ部１１ａ以外の部分）と別体であって、容器１１の本体に貼り合わされたものであってもよい。この場合、容器１１の本体の材料は、発光素子１０から発せられる光を透過しない材料、例えば、アルミニウムなどの金属であってもよい。
【００５５】
図５（ｂ）は、レンズ部１１ａを有する容器１１を用いた紫外光照射殺菌装置１の使用方法の一例を示す模式図である。紫外光照射殺菌装置１は、被殺菌液体の流路である流水管５０の内部の端に設置され、レンズ部１１ａにより平行光に近付けられた光が流水管５０内を進み、効率的に被殺菌流体を殺菌する。
【００５６】
〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、主に紫外光照射殺菌装置の容器と光源の形態において第１の実施の形態と異なる。第１の実施の形態と同様の点については説明を省略又は簡略化する。
【００５７】
（紫外光照射殺菌装置の構成）
図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第２の実施の形態に係る紫外光照射殺菌装置２の径方向の断面図と一部の斜視図である。紫外光照射殺菌装置２は、紫外光を発する光源であるプラズマ発光管２０と、プラズマ発光管２０を収容した密閉可能な容器２１と、電気絶縁性を有し、プラズマ発光管２０に対して不活性であり、プラズマ発光管２０から発せられる光を透過し、空気よりも熱伝導率が高い、容器２１に収容され、プラズマ発光管２０が浸漬された冷却液２２と、を備える。
【００５８】
図６（ａ）、（ｂ）に示されるように、容器２１のプラズマ発光管２０及び冷却液２２を収容する領域の径方向の断面は環状（典型的には、真円環状又は楕円環状）である。容器２１の外側の壁２１ａは、プラズマ発光管２０から発せられる光を透過する材料からなる光取出し領域を少なくとも一部に含む。
【００５９】
容器２１の外側の壁２１ａは、例えば、プラズマ発光管２０から発せられる光を透過する性質を有する、ガラスやフッ素樹脂等の樹脂材料からなる。外側の壁２１ａの全体がプラズマ発光管２０から発せられる光を透過する性質を有する材料からなる場合は、その全体が光取り出し領域となり得る。
【００６０】
容器２１の長さ方向（軸方向）の中心を含む領域には、容器２１と長さ方向が一致する円柱状の芯材２４が設置されている。容器２１の中心側の壁２１ｂは、芯材２４の表面により構成される。芯材２４はプラズマ発光管２０から発せられる光を透過する必要はない。なお、容器２１の内部は空洞であってもよい。容器２１の長さ方向の端部は、例えば、一方が閉じており、他方が開閉可能な蓋により密閉された開口部になっている。
【００６１】
プラズマ発光管２０は、容器２１の中心側の壁２１ｂの表面（芯材２４の表面）に貼り付けられたシート状基板２３に実装される。プラズマ発光管２０から発せられた光は、容器２１の外側の壁２１ａを透過して、容器２１の外側へ放射される。
【００６２】
プラズマ発光管２０の発する紫外光は、例えば、ＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ、ＵＶ−Ｃであり、このうち最も殺菌効果の高いＵＶ−Ｃであることが好ましい。プラズマ発光管２０の径方向の断面形状は特に限定されない。例えば、典型的な形状として、角が丸みを帯びた四角形が知られている。
【００６３】
紫外光の照射範囲を拡げるために、図６（ａ）、（ｂ）に示されるように、シート状基板２３上に並べられた複数のプラズマ発光管２０から構成される面光源を紫外光照射殺菌装置２の光源とすることが好ましい。
【００６４】
また、プラズマ発光管２０の代わりに複数の発光素子（ＬＥＤチップ、ＬＤチップ等）を面状に並べて紫外光光源として用いてもよい。例えば、紫外光照射殺菌装置２を工業用等の大型の殺菌装置として用いる場合にはプラズマ発光管２０を用いることが好ましく、家庭用等の小型の殺菌装置として用いる場合は発光素子を用いることが好ましい。また、紫外光照射殺菌装置２においては、プラズマ発光管２０と発光素子の両方を紫外光光源として用いてもよい。
【００６５】
冷却液２２としては、第１の実施の形態に係る紫外光照射殺菌装置１の冷却液１２と同じものを用いることができる。また、冷却液１２と同様に、分散剤、蛍光体、量子ドット等を含んでもよい。
【００６６】
（紫外光照射殺菌装置の作用）
紫外光照射殺菌装置２は、第１の実施の形態に係る紫外光照射殺菌装置１と同様に、液体や雰囲気の殺菌及び菌の繁殖の抑制を行うために用いられ、例えば、被殺菌液体に浸漬したり、被殺菌雰囲気に暴露したりして用いられる。
【００６７】
〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態は、主に紫外光照射殺菌装置の紫外光の照射方向において第２の実施の形態と異なる。第２の実施の形態と同様の点については説明を省略又は簡略化する。
【００６８】
（紫外光照射殺菌装置の構成）
図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第３の実施の形態に係る紫外光照射殺菌装置３の径方向の断面図と一部の斜視図である。紫外光照射殺菌装置３は、紫外光を発する光源であるプラズマ発光管２０と、プラズマ発光管２０を収容した密閉可能な容器３１と、電気絶縁性を有し、プラズマ発光管２０に対して不活性であり、プラズマ発光管２０から発せられる光を透過し、空気よりも熱伝導率が高い、容器３１に収容され、プラズマ発光管２０が浸漬された冷却液２２と、を備える。
【００６９】
図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、容器３１のプラズマ発光管２０及び冷却液２２を収容する領域の径方向の断面は環状（典型的には、真円環状又は楕円環状）である。容器３１の中心側の壁３１ｂは、プラズマ発光管２０から発せられる光を透過する材料からなる光取出し領域を少なくとも一部に含む。
【００７０】
容器３１の中心側の壁３１ｂは、例えば、プラズマ発光管２０から発せられる光を透過する性質を有する、ガラスやフッ素樹脂等の樹脂材料からなる。中心側の壁３１ｂの全体がプラズマ発光管２０から発せられる光を透過する性質を有する材料からなる場合は、その全体が光取り出し領域となり得る。
【００７１】
容器３１の中心側の壁３１ｂの内側（例えば、容器３１の長さ方向の中心軸を含む円柱状の領域）は、被殺菌液体を流すことのできる空洞３４である。容器３１の長さ方向の端部は、例えば、一方が閉じており、他方が開閉可能な蓋により密閉された開口部になっている。
【００７２】
プラズマ発光管２０は、容器２１の外側の壁３１ａの内面に貼り付けられたシート状基板２３に実装される。プラズマ発光管２０から発せられた光は、容器３１の中心側の壁３１ｂを透過して、空洞３４を流れる被殺菌液体へ照射される。容器２１の外側の壁３１ａはプラズマ発光管２０から発せられる光を透過しないことが好ましい。
【００７３】
紫外光の照射範囲を拡げるために、図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、シート状基板２３上に並べられた複数のプラズマ発光管２０から構成される面光源を紫外光照射殺菌装置３の光源とすることが好ましい。
【００７４】
また、プラズマ発光管２０の代わりに複数の発光素子（ＬＥＤチップ、ＬＤチップ等）を面状に並べて紫外光光源として用いてもよい。また、紫外光照射殺菌装置３においては、プラズマ発光管２０と発光素子の両方を紫外光光源として用いてもよい。
【００７５】
図８は、紫外光照射殺菌装置３の変形例の断面の一部を拡大した図である。この変形例においては、プラズマ発光管２０が、容器３１の中心側の壁３１ｂの表面に設けられた窪み３１ｃに嵌め込まれ、固定される。この場合、プラズマ発光管２０の設置位置が、被殺菌液体の流路である空洞３４に近いため、効率的に被殺菌液体の殺菌を行うことができる。
【００７６】
〔第４の実施の形態〕
第４の実施の形態は、主に紫外光照射殺菌装置の容器の形態において第２の実施の形態と異なる。第２の実施の形態と同様の点については説明を省略又は簡略化する。
【００７７】
（紫外光照射殺菌装置の構成）
図９（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第４の実施の形態に係る紫外光照射殺菌装置４の厚さ方向の断面図と斜視図である。紫外光照射殺菌装置４は、紫外光を発する光源であるプラズマ発光管２０と、プラズマ発光管２０を収容した密閉可能な容器４１と、電気絶縁性を有し、プラズマ発光管２０に対して不活性であり、プラズマ発光管２０から発せられる光を透過し、空気よりも熱伝導率が高い、容器４１に収容され、プラズマ発光管２０が浸漬された冷却液２２と、を備える。
【００７８】
図９（ａ）、（ｂ）に示されるように、容器４１は、上面及び下面の幅が厚さよりも大きい箱状（典型的には、平面形状が四角形の箱状）の容器である。容器４１は、シート状基板２３に実装されたプラズマ発光管２０を収容する収容部４１ａと、収容部４１ａの開口部を塞ぐ平板状の光透過レンズ４１ｂを有する。
【００７９】
容器４１のプラズマ発光管２０に対向する壁である光透過レンズ４１ｂは、プラズマ発光管２０から発せられる光を透過する材料からなる光取出し領域を少なくとも一部に含む。プラズマ発光管２０から発せられた光は、容器４１の光透過レンズ４１ｂを透過して、容器４１の外側へ放射される。
【００８０】
光透過レンズ４１ｂは、例えば、プラズマ発光管２０から発せられる光を透過する性質を有する、ガラスやフッ素樹脂等の樹脂材料からなる。光透過レンズ４１ｂの全体がプラズマ発光管２０から発せられる光を透過する性質を有する材料からなる場合は、その全体が光取り出し領域となり得る。
【００８１】
紫外光の照射範囲を拡げるために、図９（ａ）、（ｂ）に示されるように、シート状基板２３上に並べられた複数のプラズマ発光管２０から構成される面光源を紫外光照射殺菌装置４の光源とすることが好ましい。
【００８２】
また、プラズマ発光管２０の代わりに複数の発光素子（ＬＥＤチップ、ＬＤチップ等）を面状に並べて紫外光光源として用いてもよい。また、紫外光照射殺菌装置４においては、プラズマ発光管２０と発光素子の両方を紫外光光源として用いてもよい。
【００８３】
（紫外光照射殺菌装置の作用）
紫外光照射殺菌装置４は、第２の実施の形態に係る紫外光照射殺菌装置２と同様に、液体や雰囲気の殺菌及び菌の繁殖の抑制を行うために用いられ、例えば、被殺菌液体に浸漬したり、被殺菌雰囲気に暴露したりして用いられる。
【００８４】
（実施の形態の効果）
上記の第１〜第４の実施の形態によれば、紫外光を発する光源を効果的に冷却し、かつ低コストで製造することのできる構造を有する紫外光照射殺菌装置を提供することができる。
【００８５】
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、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、発明の主旨を逸脱しない範囲内において上記実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。
【００８６】
また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００８７】
１、２、３、４            紫外光照射殺菌装置
１０                      発光素子
１１                      容器
１１ａ                    レンズ部
１２、２２                冷却液
１３                      配線基板
１６                      ワイヤーフレーム
２０                      プラズマ発光管
２１、３１                容器
２１ａ、３１ａ            外側の壁
２１ｂ、３１ｂ            中心側の壁
３１ｃ                    窪み
２３                      シート状基板
４１                      容器
４１ａ                    収容部
４１ｂ                    光透過レンズ
【図１】
2019103747.tif 000003
【図２】
2019103747.tif 000004
【図３】
2019103747.tif 000005
【図４】
2019103747.tif 000006
【図５】
2019103747.tif 000007
【図６】
2019103747.tif 000008
【図７】
2019103747.tif 000009
【図８】
2019103747.tif 000010
【図９】
2019103747.tif 000011